Eelmisel aastal vaatasid teadlased veelkord Apollo ajastu eksperimentide käigus kogutud seismilisi andmeid ja avastasid, et Kuu alumine vahevöö, südamiku-vahevööpiiri lähedal asuv osa on osaliselt sula (nt Apollo Data on ümberehitatud, et anda täpset lugemust Kuu kohta) Core, ajakiri Space, 6. jaanuar 2011). Nende avastused näitavad, et kõige madalam 150 km vahevöönd sisaldab 5–30% vedelat sula. Maal oleks sellest piisavalt sula, et ta eralduks tahke materjalist, tõuseks üles ja puruneks selle pinnal. Me teame, et Kuul oli minevikus vulkaanilisust. Miks see kuuseliim tänapäeval pinnal ei purska? Uued eksperimentaalsed uuringud simuleeritud kuunäidiste kohta võivad anda vastused.
Kahtlustatakse, et praegused Kuu magmad on ümbritsevate kivimitega võrreldes liiga tihedad, et pinnale tõusta. Nii nagu vesi vees, on ka tihedamad magmad ujuvad ja imbuvad tahke kivimi kohal. Kuid kui magma on liiga tihe, jääb see sinna, kus ta on, või isegi upub.
Sellest võimalusest ajendatuna on rahvusvaheline teadlaste meeskond eesotsas Mirjam van Kan Parkeriga Amsterdami VU ülikoolist kuu-magmade olemust uurinud. Nende avastused, mis avaldati hiljuti ajakirjas Nature Geoscience, näitavad, et kuu magmadel on mitmesuguseid tihedusi, mis sõltuvad nende koostisest.
Pr van Kan Parker ja tema meeskond pigistasid ja kuumutasid magma sulaproove ning kasutasid seejärel materjali tiheduse määramiseks erineva rõhu ja temperatuuri vahemikus röntgenkiirguse neeldumise tehnikaid. Nende uuringutes kasutati simuleeritud Kuu materjale, kuna Kuu proove peetakse sellise hävitava analüüsi jaoks liiga väärtuslikuks. Nende mudellendid modelleerisid Apollo 15 roheliste vulkaaniliste klaaside (milles titaani sisaldus on 0,23 massiprotsenti) ja Apollo 14 mustade vulkaaniliste klaaside (titaanisisaldusega 16,4 massiprotsenti) koostist.
Nende mudelainete proovid allutati rõhule kuni 1,7 GPa (atmosfäärirõhk Maa pinnal on 101 kPa ehk 20 000 korda väiksem kui nendes katsetes saavutatud). Kuid kuu sisemuses on rõhk veelgi suurem, ületades 4,5 GPa. Eksperimentaalsete tulemuste ekstrapoleerimiseks viidi läbi arvutused.
Kombineeritud töö näitab, et madalama titaanisisaldusega magmadel (Apollo 15 rohelised klaasid) on tavaliselt madalamas Kuuvaigis tavaliselt esinevatel temperatuuridel ja rõhkudel tihedused, mis on ümbritseva tahke materjaliga võrreldes väiksemad. See tähendab, et need on ujuvad, peaksid pinnale tõusma ja purunema. Teisest küljest leiti, et kõrge titaanisisaldusega magmadel (Apollo 14 mustad prillid) on tihedused, mis on umbes võrdsed või suuremad kui neid ümbritseval tahkel materjalil. Ei eeldata, et need tõusevad ja purskavad.
Kuna Kuul puudub aktiivne vulkaaniline aktiivsus, peab praegu Kuu vahevöö põhjas asuv sula olema kõrge tihedusega. Ja proua Van Kan Parkeri tulemused viitavad sellele, et see sula peaks olema valmistatud kõrgest titaanist magmast, nagu need, mis moodustasid Apollo 14 mustad klaasid.
See leid on märkimisväärne, kuna arvatakse, et titaanirikastest lähtekivimitest tekkisid kõrged titaanmagneedid. Need kivimid tähistavad kujusid, mis jäid kuukoore alusesse pärast seda, kui kõik ujuvad plagioklaasi mineraalid (mis moodustavad kooriku) olid ülemaailmses magma-ookeanis üles pigistatud. Olles tihedad, oleks need titaanirikkad kivimid ümbermineku korral kiiresti vajunud südamiku vahevöö piirini. Sellist ümberpööramist oli isegi postuleeritud üle 15 aasta tagasi. Need uued põnevad tulemused pakuvad sellele mudelile eksperimentaalset tuge.
Nendes tihedates, titaanirikastes kivimites on eeldatavasti ka palju radioaktiivseid elemente, mis kipuvad maha jääma, kui muud elemendid eelistatakse mineraalkristallide poolt. Nende elementide lagunemisest tulenev radiogeenne kuumus võib selgitada, miks alumise Kuu vahevöö osad on endiselt piisavalt kuumad, et neid sulada. Pr van Kan Parker ja tema meeskond spekuleerivad veel, et see radiogeenne kuumus võib aidata ka Kuu tuuma osaliselt tänapäevalgi sulatada!
Allikad:
Röntgenikiirgus valgustab Kuu sisemust, Science Daily, 19. veebruar 2012.
Titaanirikaste neutraalne ujuvus sulab sügavas Kuu sisemuses, van Kan Parker jt. Nature Geoscience, 19. veebruar 2012, doi: 10.1038 / NGEO1402.
