Преди петдесет години НАСА и съветската космическа програма проведоха първите мисии за връщане на проби от Луната. Това включваше лунни скали, върнати на Земята от астронавтите на Аполо, и тези, получени от роботизирани мисии, които бяха част от съветската програма за Луна.
Анализът на тези скали разкри много за състава, образуването и геоложката история на Луната. По-специално учените стигнаха до заключението, че скалите са се образували от вулканични изригвания преди повече от 3 милиарда години.
През последните години се наблюдава възраждане на изследването на Луната, тъй като НАСА и други космически агенции изпратиха роботизирани мисии до Луната (в подготовка за мисии с екипаж). Например Китай изпрати множество орбитални апарати, спускаеми модули и роувъри на Луната като част от програмата Chang’e, включително мисии за връщане на проби. Ново проучване, ръководено от планетарни учени от Китайската академия на науките (CAS), анализира проби, получени от марсохода Chang’e-5, датирани от преди 2 милиарда години. Изследването им може да даде ценна представа за това как младият вулканизъм е оформил лунната повърхност.
Изследването е проведено от екип от Института по геология и геофизика на Китайската академия на науките (IGGCAS), ръководен от Su Bin, Yuan Jiangyan и Chen Yi – членове на IGGCAS Laboratory of LIthospheric Evolution and Earth and Planetary Physics. Към тях се присъединиха изследователи от Института за лунни и планетарни науки (LPSI) в университета Нанкин и Центъра за върхови постижения в сравнителната планетология на CAS. Статия, която описва техните открития, се появи в списание Science Advances на 21 октомври.
Въз основа на проби, върнати от мисиите Аполо и Луна, учените теоретизираха, че Луната е била геологично мъртва през последните 3 милиарда години. Въпреки това, новите проби от лунна скала, получени от мисията Chang’e-5 (и върнати на Земята през 2021 г.), са само на 2 милиарда години, което показва, че вулканичната активност е настъпила поне милиард години по-късно от очакваното преди.
Като малко скалисто тяло, топлината, която подхранва вулканизма на Луната, би трябвало да е била загубена много преди да се появят тези изригвания. Преди това учените спекулираха, че вулканизмът в късен стадий може да е бил предизвикан от повишено водно съдържание или разпадане на радиоактивни елементи в лунната мантия. Многобройните анализи, извършени върху пробите, получени от марсохода Chang’e-5, обаче изключиха този консенсус. Въз основа на техния анализ изследователите от CAS установиха, че минералите с ниски точки на топене в мантията биха могли да позволят компресия, водеща до млад вулканизъм.
Проф. Чен обясни в скорошно изявление на CAS: „Неотдавнашното топене на лунната мантия може да се постигне или чрез повишаване на температурата, или чрез понижаване на точката на топене“, каза той. „За да разберем по-добре този проблем, трябва да оценим температурата и налягането, при които е създаден младият вулканизъм.“
За техния анализ, екипът на CAS проведе серия от симулации на фракционна кристализация и топене на лунната мантия, които сравняват 27 базалтови късове, получени от мисията Chang’e-5, с тези, върнати от мисиите Apollo. Те откриха, че младите проби от магма имат по-високи концентрации на калциев оксид и титанов оксид, отколкото по-старите проби от магма на Аполо.
Наличието на тези минерали, които се топят по-лесно от по-ранните минерални кумулати в лунната мантия, означава, че вулканизмът би бил гравитационно задвижван и е причинил преобръщане на материала в мантията. Техният анализ разкри, че компресията на мантията може да е настъпила на подобни дълбочини, но при по-ниски температури, които все още биха предизвикали вулкани. Това изследване не се различава от това, което планетарните учени са научили за Марс през последните години. Преди милиарди години червената планета е имала хиляди изригвания на повърхността си, някои от които са довели до най-големите вулкани в Слънчевата система (като Олимп Монс).
Учените подозираха, че Марс е станал геологично мъртъв, когато вътрешността му се е охладила. Но последните открития показват, че все още може да има ограничена вулканична активност. Това изследване представя първото жизнеспособно обяснение за младия вулканизъм на Луната, което е съвместимо с пробите, върнати от марсохода Chang’e-5.
Това изследване би могло да информира бъдещи планетарни изследвания на термичната и геоложката еволюция на Луната. Както д-р Су посочи: „Това е завладяващ резултат, показващ значителен принос на океанските кумулати от лунна магма в късен стадий към вулканичната формация Chang’e-5. Ние открихме, че магмата Chang’e-5 е произведена на подобни дълбочини, но с 80 градуса по Целзий по-хладна от по-стари магми на Аполо. Това означава, че лунната мантия е претърпяла продължително, бавно охлаждане с 80 градуса по Целзий от преди около 3 милиарда години до 2 милиарда години.
