Mēness ir viegli izpētītais objekts Saules sistēmā (protams, izņemot Zemi). Taču tas joprojām rada dažas mīklas zinātniekiem. Kāpēc, piemēram, viena Mēness puse tik ļoti atšķiras no otras?
Mēness ir paisuma un paisuma dēļ savienots ar Zemi, tāpēc pirms lidojuma kosmosā mēs zinājām tikai vienu pusi. Nebija nekāda iemesla, ka Zemes puse atšķirtos no tālākās puses. Bet tagad mēs zinām savādāk.
Kosmosa sacensībām uzkarstot, NASA nosūtīja virkni Mēness orbiteru, lai pārbaudītu Mēnesi pirms Apollo misijām. Lunar Orbiter 1 līdz 5 tika nosūtīti uz Mēnesi 1966. un 1967. gadā. Orbiteru galvenā uzmanība tika pievērsta nolaišanās vietām, bet Lunar Orbiter 4 fotografēja 95% no Mēness tālākā puse .
Viens no daudzajiem Mēness tālākās puses attēliem, ko 1967. gadā uzņēma NASA Lunar Orbiter 4. Apskatiet visus krāterus! Attēla kredīts:
Tagad, protams, mēs esam kartējuši visu Mēness virsmu un esam apkopojuši visa veida zinātniskos datus arī par mūsu dabisko satelītu. Mēs tur esam nosūtījuši astronautus un atveduši atpakaļ simtiem kilogramu Mēness regolītu, lai pētītu šeit uz Zemes. Un NASA tuvākajā nākotnē plāno atgriezties uz Mēness.
Bet joprojām ir neizprotams jautājums: kāpēc viena puse ir tik krātera, bet viena ne? Kāpēc tuvākā puse ir tik gludāka, un tajā dominē plaši bazalta vulkāniskie līdzenumi? Kāpēc šī senā vulkāniskā darbība galvenokārt aprobežojās ar vienu pusi, kas bija vērsta uz Zemi?
Mēness tuvākā puse (pa kreisi) un Mēness tālākā puse (pa labi). Tuvajā pusē ir 97% tumšo vulkānisko līdzenumu, bet tālākajā pusē ir daudz vairāk krāteru? Attēla kredīts: NASA
Vadošā Mēness veidošanās teorija ir milzu trieciena hipotēze . Šī teorija liecina, ka Zemei ietriecās liels planētas ķermenis, kas ir aptuveni Marsa lielums, ko sauc par Teiju. Sadursmes rezultātā orbītā ap Zemi nosūtīja milzīgu daudzumu izkausēta materiāla, kas galu galā saplūda uz Mēnesi.
Jaunā pētījumā tika pārbaudīta atšķirība starp abām Mēness pusēm. Tās nosaukums ir ' Agrīna garozas veidošanās Mēness tuvumā, ko pastiprina mantijas kušanas temperatūras pazemināšanās ”. Tas ir publicēts žurnālā Nature Geoscience, un galvenais autors ir Stīvens Elardo, Floridas universitātes ģeoloģijas docents.
Kad notika Theia trieciens un Mēness saplūda no gruvešiem, Mēness nebija pietiekami liels, lai turpinātu vulkānisko darbību tik ilgi, cik to darīja Zeme. Mēness bija daudz mazāks un atdzisa ātrāk. Tomēr kādu iemeslu dēļ vulkāniskā darbība tuvākajā pusē ilga daudz ilgāk nekā tālākajā pusē. Tas ir pretrunā ar labību, jo sagaidāms, ka ķermenis kopumā atdziest tādā pašā ātrumā.
Pētījuma centrā ir dīvaina ģeoķīmiskā anomālija uz Mēness. Tuvākajā pusē ir reģions, ko sauc par Vētrainā Terrane . Šajā reģionā ir liels daudzums konkrētu elementu. KREEP apzīmē K (kālija atomu simbols), REE (retzemju elementi) un P (fosfora atomu simbols). KREEP terrānā ir arī elementi torijs un urāns, kas radioaktīvi sadalās un rada siltumu.
Torija izplatība uz Mēness virsmas no Mēness pētnieks misija. Torijs ir ļoti korelēts ar citiem radioaktīviem elementiem (siltumu veidojošs), un lielākā daļa no tā atrodas uz Zemi vērstajā pusē (tuvējā pusē). Attiecības starp šo reģionu un daudzām novērotajām Mēness vēstures iezīmēm ir galvenais jautājums Mēness zinātnēs. Autori: Laneuville, M. et al (2013) Journal of Geophysical Research: Planets.
Šī pētījuma autori vēlējās noskaidrot, vai KREEP klātbūtne varētu radīt apstākļus ilgstošākai vulkāniskajai darbībai. KREEP varēja pazemināt apvalka kušanas temperatūru, un radioaktīvo elementu klātbūtne varēja pastiprināt šo efektu, radot pietiekami daudz siltuma, lai veicinātu vulkānisko aktivitāti reģionā ilgi pēc pārējā Mēness atdzišanas.
Pētnieku komanda izveidoja analogo iezi, kurai bija tādas pašas īpašības, ko sauc par Mg-suite iezi. Viņi izveidoja sešas šī analoga versijas, vienu ar nulles KREEP saturu un vienu ar 5%, 10%, 15%, 25% un 50% KREEP un ar to saistītajiem radioaktīvajiem elementiem. Pēc tam viņi pakļāva paraugus augstām temperatūrām.
Pētījums parādīja, ka kompozīcijas asimetrijām starp Mēness tuvāko un tālāko pusi bija ietekme Mēness dzīves sākumā. Autori rakstīja: 'Mūsu rezultāti liecina, ka puslodes kompozīcijas asimetrija uz Mēness sāka dramatiski ietekmēt magmas veidošanos tūlīt pēc Mēness diferenciācijas.'
Šis pētījuma attēls parāda KREEP ietekmi uz analogu. Augstas temperatūras eksperimentu rezultāti liecina, ka KREEP pievienošana analogam Mg komplekta avota iezim ievērojami samazina tā kušanas temperatūru. Katra līnija ir izoterma, kas parāda kausējuma daudzumu noteiktā temperatūrā kā funkciju no KREEP masas daļas sākuma maisījumā. Vienkārši sakot, jo vairāk KREEP ir, jo zemāka ir kušanas temperatūra. Attēla kredīts: Elardo et al, 2020.
Tā nav neliela anomālija, un, kā viņi rakstīja, tās ietekme bija dramatiska. 'Lielā siltumu veidojošo elementu koncentrācija Mēness tuvējā pusē ne tikai spēja darboties kā siltuma avots kušanai, bet arī pazemināja kušanas temperatūru garozas un apvalka saskarnē tādā veidā, kas būtu varējis radīt aptuveni 4–13 reizes vairāk garozu veidojošas magmas, nekā tas būtu noticis tālākajā malā.
Iepriekšējie pētījumi ir mēģinājuši parādīt, ka “garozas veidojošais magmatisms, kas tūlīt sekoja LMO, bija Mēness mēroga notikums”, kā raksta autori. Taču šie rezultāti apgrūtina šo secinājumu. Lielākajā daļā LMO modeļu planētas šajā evolūcijas stadijā redz kā viendabīgus globusus no labi sajauktiem materiāliem. Šajos modeļos KREEP netiek ņemts vērā tāpat kā šajā darbā.
Darba autori raksta: 'Mūsu rezultāti parāda, ka šī tuvējā rezervuāra nesaderīgo elementu anomālā bagātināšanās dramatiski pazemina šo magmu avota iežu kušanas temperatūru un, iespējams, ir izraisījusi 4 līdz 13 reizes vairāk magmas veidošanās zem blakus esošās garozas. pat bez radioaktivitātes ieguldījuma.
Šis pētījuma skaitlis parāda, kā kālija, torija un urāna radioaktīvā sabrukšana neļāva Procellarum KREEP terrānam atdzist tikpat ātri kā pārējam Mēnesim, pagarinot vulkānisko aktivitāti reģionā. ?Tpalielinās, palielinoties KREEP saturam radiogēnā siltuma dēļ, ko rada K, Th un U sabrukšana. Attēla kredīts: Elardo et al, 2020.
Kad viņi pievienoja karsēšanas efektu no kodolieroču sabrukšanas, lieta kļuva spēcīgāka. 'Izmantojot termisko skaitlisko modelēšanu, mēs parādām, ka radiogēni sildoši savieno šo efektu un, iespējams, ir izraisījuši asimetrisku postmagmas okeāna garozas koncentrāciju Mēness tuvumā,' piebilsts.
'Mūsu atklājumi liecina, ka blakus esošā ģeoķīmiskā anomālija ir ietekmējusi Mēness termisko un magmatisko evolūciju visā tā pēcdiferenciācijas vēsturē,' viņi rakstīja.
Tā kā Zeme un Mēness ir nesaraujami saistīti, šie rezultāti var mums kaut ko pastāstīt arī par Zemi.
Tiek uzskatīts, ka pirms 4,4 miljardiem gadu debess ķermenis (Theia) ietriecās Zemē un radīja Mēnesi. Attēla autoritāte: NASA/JPL-Caltech
Iekšā preses relīze , pētījuma līdzautors Matthieu Laneuville komentēja: 'Tā kā relatīvi trūkst erozijas procesu, Mēness virsma reģistrē ģeoloģiskos notikumus no Saules sistēmas agrīnās vēstures. Jo īpaši reģionos Mēness tuvākajā pusē atšķirībā no jebkur citur uz Mēness ir radioaktīvo elementu, piemēram, U un Th, koncentrācija. Izpratne par šo vietējo U un Th bagātinājumu izcelsmi var palīdzēt izskaidrot Mēness veidošanās agrīnās stadijas un līdz ar to arī apstākļus agrīnajā Zemē.
Vairāk:
- Preses relīze: Zinātnieki sniedz jaunu skaidrojumu Mēness dīvainajai asimetrijai
- Pētniecības darbs: Agrīna garozas veidošanās Mēness tuvumā, ko pastiprina mantijas kušanas temperatūras pazemināšanās
- Visums šodien: Mēness ir vecāks, nekā domāja zinātnieki