Нови анализи на лунните скали, доставени на Земята от китайската мисия Chang’e 5, потвърждават, че вулканизмът се е случил по-късно от считаното досега, но също така задълбочават мистериите около тази дейност.
Китайският космически кораб Chang’e 5 събра 1,73 килограма лунен прах и скали от регион, наречен Oceanus Procellarum от близката страна на Луната през декември 2020 г. Екипът на мисията се насочи към тази зона за кацане поради очевидната по-ниска плътност на кратерите там, което предполага, че са значително по-млади от областите, от които са взети проби от мисиите Аполо и съветската Луна.
Пробите бяха първо обработени и каталогизирани, а първата партида беше одобрена за пускане през юни. Оттогава различни екипи от учени работят, за да научат какво могат да ни кажат скалите за Луната и историята на Слънчевата система.
Първата статия, публикувана в Science в началото на октомври, датира фрагмент от пробите на около 1,97 милиарда години. Сега втора статия, публикувана в Nature на 19 октомври, използва подобен метод за датиране, но на различна извадка, на която дава възраст от 2,03 милиарда години – много близо до възрастта на първата извадка, от геоложка гледна точка. Двойката дати потвърждава, че в тази област на Луната се е извършвала вулканична дейност около милиард години след като областите, анализирани от мисиите Аполо и съветската Луна, са станали геологично мъртви.
Това откритие от своя страна разказва на учените за слоя на Луната под кората. „Това означава, че мантията е имала достатъчно вътрешна дълбока мантийна топлина преди 2 милиарда години, за да продължи да топи мантийния материал и да произвежда екструзивни базалти“, казва Джеймс Хед III, професор по геоложки науки в университета Браун и съавтор на първия документ.
Защо мантията под този участък от Луната все още е била активна сравнително късно в историята на Луната обаче остава загадка. Две допълнителни нови статии, изследващи състава на пробите донесени от Chang’e 5, противоречат на предишното мислене за причините.
Съществуващите теории се фокусират върху произвеждащите топлина елементи калий („K“ в периодичната таблица), редкоземни елементи и фосфор, заедно съкратени като KREEP. Учените смятаха, че тези материали ще бъдат в относително изобилие в района, помагайки за генерирането на топлината, необходима, за да стане възможна късната вулканична активност. Но статията на Хед и ново проучване в Nature изследват състава на част от пробите Chang’e 5 и откриват само умерено съдържание на KREEP, което предполага, че материалите не са били необходими за късния вулканизъм, създал тези скали.
„Все още не е ясно как и защо е възникнал вулканизмът в късната фаза“, казва Джошуа Снейп, планетарен учен от университета в Манчестър. „Липсата на подписи на KREEP, което идентифицирахме в статията за Science, определено е значителна и изглежда е потвърдена от проучванията, публикувани в Nature“, добавя той, като отбелязва, ниските нива на KREEP все още не могат да бъдат напълно изключени като фактор за късната вулканична дейност.
Към мистерията се добавя и липсата на вода, открита от екип зад трета нова статия, която разглежда състава на изотопи на водорода в скалите. Сравнително високото съдържание на вода би помогнало за понижаване на точката на топене на скалата, което улеснява вулканичната активност. Но тази статия открива, че скалите са дехидратирани, което предполага, че изобилната вода в мантията също не може да обясни най-младия потвърден вулканизъм на Луната.
„Може би трябва да помислим дали приливното нагряване, причинено от разтягането и притискането от гравитационните взаимодействия между Земята, Луната и Слънцето, може да бъде по-голям фактор от очакваното“, казва Снейп.
Цялата тази несигурност означава, че пробите Chang’e 5 помагат за по-нататъшното разбиране на Луната, казва Хед. „Има твърдо разбиране за Луната като планетарно тяло, изградено върху данните от изследването на Аполо и Луна и връщането на проби. Новите научни изследвания обаче, разкриват широк спектър от „пропуски в знанията“ и генерират огромен брой нерешени въпроси.“
Стратегията на китайската програма за изследване на Луната (CLEP) е насочена към тези млади базалти за първата им мисия за връщане на проби, които ще помогнат за решаване на тези въпроси, отбелязва Хед, Сред тях са възрастта на най-младите вулканични скали, колко дълго е била термично жива Луната, ролята на KREEP, като предоставя чудесна референция за оценка на възрастта на други планетарни повърхности с комбинацията от броене на кратери в района и абсолютната възраст на скалите, получена от пробите.
„Различните изследователски групи ще продължат да изучават тези проби и да търсят доказателства, за да се опитат да подкрепят или опровергаят тези идеи“, казва Снейп.
Още прозрения ще дойдат скоро. Китайският експертен комитет за лунни проби и Китайската национална космическа администрация (CNSA) обявиха на 19 октомври, че организациите са одобрили 28 заявления от 17 изследователски института за получаване на части от втора партида проби Chang’e 5 с обща маса от около 17,9 грама.
