Вчені пояснили походження загадкових скель на Місяці

Багато місячних покладів мають напрочуд високий вміст титану, причому в деяких зразках TiO2 становить до 18 відсотків за вагою. Як би це не було цікаво для майбутніх шахтарів, цей факт також заінтригував планетологів, які понад п’ятдесят років не могли пояснити, як ці породи могли утворитися — не кажучи вже про те, щоб досягти поверхні Місяця. Тепер загадка, мабуть, розгадана.

Коли астронавти Аполлона повернулися з Місяця з 380 кілограмами (840 фунтів) каміння, деякі з їхніх зразків були знайомі геологам. Інші – ні, але лише тому, що для їх створення потрібні неземні умови, такі як відсутність води чи повітря. Однак деякі місячні речовини не піддавалися очевидним поясненням. Вулканічні базальти, що утворюють місячні «моря», наприклад, виявилися набагато різноманітнішими за складом, ніж їхні земні еквіваленти, при цьому виділяється стократна різниця в концентраціях титану. 

Базальт з високим вмістом титану з того часу залишається загадкою. Карти з орбіти, які показали, що ці скелі були досить широко поширені, поглибили загадку. Тепер команда під керівництвом професора Тіма Елліотта з Брістольського університету впритул наблизилася до відтворення таємничого базальту в лабораторії, надаючи пояснення того, як він міг утворитися на Місяці.

«Походження вулканічних місячних порід — це захоплююча історія про «лавину» нестабільної кристалічної купи планетарного масштабу, утвореної охолодженням первісного океану магми», — сказав Елліотт у заяві. «Центральним фактором обмеження цієї епічної історії є наявність типу магми, унікального для Місяця, але пояснити, як така магма взагалі могла потрапити на поверхню для взяття зразків космічними місіями, було складною проблемою. Чудово, що вдалося вирішити цю дилему».

Проблема полягала не лише в тому, що базальт має високий вміст титану, а й у його низькій щільності порівняно з найбільш схожими породами на Землі. Ця легкість сприяла широкомасштабним виверженням 3,5 мільярда років тому, до того, як Місяць перестав бути вулканічно активним, але геологам було важко пояснити, як виник цей склад і чому тільки на Місяці.

Деякі геологи припустили, що багаті на титан базальти походять з матеріалів місячної мантії, відомих як ільменітові кумулати. Однак частково розплавлені кумулати в лабораторії не збігаються з базальтами, про які йдеться. Крім того, продукт настільки щільний, що вважається малоймовірним, щоб він міг досягти поверхні.

Елліотт і його колеги тепер показали, що коли ільменіт-несучі кумулати реагують зі звичайним мінералом олівіном і ортопироксеном, розплавлений продукт збігається з багатими на титан базальтами, які люди намагаються пояснити. Збіг поширюється на його низьку щільність, що дає сенс широкомасштабним виверженням.

«Хоча ця модель не повністю відтворює взаємодію між розплавом і твердим тілом Місяця, ми припускаємо, що багаті титаном магми, що вивергалися на поверхні Місяця, можуть бути отримані шляхом часткового плавлення ільменітоносних кумулатів, але розплави зазнають значної модифікації своїх елементних та ізотопних елементів. склад через реактивний потік в місячній мантії», – пишуть Елліотт і співавтори. «Тому реактивний потік може бути критичним процесом, який зменшує щільність розплаву та дозволяє розплавам з високим вмістом титану вивергатися на поверхню Місяця».