Sidste år kiggede forskere endnu et kig på de seismiske data, der blev indsamlet ved Apollo-æra-eksperimenterne, og opdagede, at den nedre mantel af Månen, den del nær kerne-mantelgrænsen, delvis er smeltet (f.eks. Apollo Data Retooled for at give præcise aflæsninger på Månens Core, Space Magazine, 6. januar 2011). Deres fund antyder, at de laveste 150 km af mantelen indeholder overalt fra 5 til 30% flydende smelte. På Jorden ville dette være nok smelte til, at det kan adskille sig fra det faste stof, stige op og bryde ud ved overfladen. Vi ved, at Månen havde vulkanisme i fortiden. Så hvorfor bryder denne månesmelt ikke ud på overfladen i dag? Nye eksperimentelle undersøgelser af simulerede måneprøver kan muligvis give svarene.
Det formodes, at de nuværende månemagmaer er for tæt i sammenligning med deres omgivende klipper til at stige til overfladen. Ligesom olie på vand er mindre tætte magmas flydende og vil perkolere op over den faste klippe. Men hvis magmaen er for tæt, forbliver den, hvor den er, eller endda synker.
Motiveret af denne mulighed har et internationalt team af videnskabsfolk ledet af Mirjam van Kan Parker fra VU University Amsterdam undersøgt månemagmas karakter. Deres fund, som for nylig blev offentliggjort i tidsskriftet Nature Geoscience, viser, at månemagmaer har en række tætheder, der er afhængige af deres sammensætning.
Fru van Kan Parker og hendes team klemte og opvarmede smeltede prøver af magma og brugte derefter røntgenoptagelsesteknikker til at bestemme materialets densitet ved en række tryk og temperaturer. Deres undersøgelser anvendte simulerede månematerialer, da måneprøver betragtes som for værdifulde til en sådan destruktiv analyse. Deres simulanter modellerede sammensætningen af Apollo 15 grønne vulkanske briller (som har et titanindhold på 0,23 vægt%) og Apollo 14 sorte vulkanske briller (som har et titanindhold på 16,4 vægt%).
Prøver af disse simulanter blev udsat for et tryk op til 1,7 GPa (atmosfærisk tryk, på overfladen af Jorden, er 101 kPa, eller 20.000 gange mindre end hvad der blev opnået i disse eksperimenter). Imidlertid er trykket i månens indre endnu større og overstiger 4,5 GPa. Så der blev udført computerberegninger for at ekstrapolere fra de eksperimentelle resultater.
Det samlede arbejde viser, at magmaer med lavt titaniumindhold (Apollo 15 grønne glas) ved temperaturer og tryk, der typisk findes i den nedre månemantel, har densiteter, der er mindre end det omgivende faste materiale. Det betyder, at de er flydende, skal stige til overfladen og bryde ud. På den anden side viste det sig, at magmas med højt titanindhold (sorte Apollo 14-briller) havde densiteter, der er omtrent lig med eller større end deres omgivende faste materiale. Disse forventes ikke at stige og bryde ud.
Da månen ikke har nogen aktiv vulkansk aktivitet, skal smelten, der i øjeblikket er placeret i bunden af månemantlen, have en høj densitet. Og fru van Kan Parkers resultater antyder, at denne smelte skulle være lavet af magt med højt titanium, ligesom dem, der dannede de sorte Apollo 14-briller.
Dette fund er væsentligt, fordi magasiner med højt titan antages at have dannet sig fra titanrige kildebergarter. Disse klipper repræsenterer skårene, der blev efterladt ved bunden af måneskorpen, efter at alle de flydende plagioclase-mineraler (som udgør skorpen) var blevet presset opad i et globalt magmahav. Når de er tætte, ville disse titanrige klipper hurtigt have sunket til kerne-mantelgrænsen i en væltebegivenhed. En sådan væltning var endda blevet postuleret for over 15 år siden. Nu giver disse spændende nye resultater eksperimentel støtte til denne model.
Disse tætte, titanrige klipper forventes også at have en masse radioaktive elementer, som har en tendens til at blive efterladt, når andre elementer fortrinsvis optages af mineralkrystaller. Den resulterende radiogene varme fra forfaldet af disse elementer kunne forklare, hvorfor dele af den nedre månemantel stadig er varme nok til at blive smeltet. Fru van Kan Parker og hendes team spekulerer yderligere, at denne radiogene varme også kunne hjælpe med at holde månekernen delvis smeltet i dag!
Kilder:
Røntgenbilleder belyser månens indre, Science Daily, 19. februar 2012.
Neutral opdrift af titanrige smelter i det dybe månens indre, van Kan Parker et al. Nature Geoscience, 19. februar 2012, doi: 10.1038 / NGEO1402.
