Năm ngoái, các nhà khoa học đã có cái nhìn khác về dữ liệu địa chấn được thu thập bởi các thí nghiệm thời Apollo và phát hiện ra rằng lớp phủ dưới của Mặt trăng, phần gần ranh giới lõi-lớp phủ, bị nóng chảy một phần (ví dụ, Dữ liệu Apollo được kiểm tra lại để cung cấp các bài đọc chính xác trên Mặt trăng Core, Tạp chí Vũ trụ, ngày 6 tháng 1 năm 2011). Phát hiện của họ cho thấy rằng 150 km thấp nhất của lớp phủ có chứa từ 5 đến 30% chất lỏng tan chảy. Trên Trái đất, điều này sẽ đủ tan chảy để nó tách khỏi chất rắn, trồi lên và phun trào ở bề mặt. Chúng ta biết rằng Mặt trăng đã có núi lửa trong quá khứ. Vì vậy, tại sao mặt trăng tan chảy này không phun trào ở bề mặt ngày nay? Các nghiên cứu thử nghiệm mới trên các mẫu mặt trăng mô phỏng có thể cung cấp câu trả lời.
Người ta nghi ngờ rằng các magma mặt trăng hiện tại quá dày đặc, so với những tảng đá xung quanh của chúng, nổi lên trên bề mặt. Giống như dầu trên mặt nước, magma ít đậm đặc hơn và sẽ nổi lên trên tảng đá rắn. Nhưng, nếu magma quá đậm đặc, nó sẽ giữ nguyên vị trí của nó, hoặc thậm chí chìm xuống.
Được thúc đẩy bởi khả năng này, một nhóm các nhà khoa học quốc tế, dẫn đầu là Mirjam van Kan Parker từ Đại học VU Amsterdam, đã nghiên cứu về đặc tính của ma thuật mặt trăng. Phát hiện của họ, được công bố gần đây trên Tạp chí Khoa học tự nhiên, cho thấy các phép thuật mặt trăng có mật độ phụ thuộc vào thành phần của chúng.
Cô van Kan Parker và nhóm của cô đã ép và nung nóng các mẫu magma nóng chảy và sau đó sử dụng các kỹ thuật hấp thụ tia X để xác định mật độ vật liệu ở một phạm vi áp suất và nhiệt độ. Các nghiên cứu của họ đã sử dụng các vật liệu mặt trăng mô phỏng, vì các mẫu mặt trăng được coi là quá có giá trị cho phân tích phá hủy như vậy. Các mô phỏng của họ mô hình thành phần của kính núi lửa xanh Apollo 15 (có hàm lượng titan 0,23% trọng lượng) và kính núi lửa đen Apollo 14 (có hàm lượng titan là 16,4% trọng lượng).
Các mẫu của các chất mô phỏng này chịu áp lực lên tới 1,7 GPa (áp suất khí quyển, ở bề mặt Trái đất, là 101 kPa, hoặc ít hơn 20.000 lần so với những gì đạt được trong các thí nghiệm này). Tuy nhiên, áp lực trong nội thất mặt trăng thậm chí còn lớn hơn, vượt quá 4,5 GPa. Vì vậy, tính toán máy tính đã được tiến hành để ngoại suy từ kết quả thí nghiệm.
Công trình kết hợp cho thấy, ở nhiệt độ và áp suất thường thấy ở lớp phủ mặt trăng thấp hơn, magma có hàm lượng titan thấp (kính xanh Apollo 15) có mật độ nhỏ hơn vật liệu rắn xung quanh. Điều này có nghĩa là chúng nổi, nên nổi lên trên bề mặt và phun trào. Mặt khác, magma có hàm lượng titan cao (kính đen Apollo 14) được tìm thấy có mật độ tương đương hoặc lớn hơn vật liệu rắn xung quanh. Những điều này sẽ không được dự kiến sẽ tăng và phun trào.
Do Mặt trăng không có hoạt động núi lửa hoạt động, hiện tượng tan chảy nằm ở dưới cùng của lớp phủ mặt trăng phải có mật độ cao. Và, kết quả của bà van Kan Parker, cho thấy sự tan chảy này nên được làm bằng magma titan cao, giống như những viên đá hình thành nên kính đen Apollo 14.
Phát hiện này rất có ý nghĩa, bởi vì magma titan cao được cho là hình thành từ đá nguồn giàu titan. Những tảng đá này đại diện cho các cặn bã còn sót lại ở đáy lớp vỏ mặt trăng, sau khi tất cả các khoáng chất plagioclase nổi (tạo nên lớp vỏ) đã bị ép lên trên trong một đại dương magma toàn cầu. Là dày đặc, những tảng đá giàu titan này sẽ nhanh chóng chìm xuống ranh giới lớp phủ lõi trong một sự kiện lật ngược. Một vụ lật ngược như vậy thậm chí đã được đưa ra hơn 15 năm trước. Bây giờ, những kết quả mới thú vị này cung cấp hỗ trợ thử nghiệm cho mô hình này.
Những khối đá dày đặc, giàu titan này cũng được dự kiến sẽ có rất nhiều nguyên tố phóng xạ, có xu hướng bị bỏ lại phía sau khi các nguyên tố khác được các tinh thể khoáng sản hấp thụ. Nhiệt lượng bức xạ thu được từ sự phân rã của các nguyên tố này có thể giải thích tại sao các phần của lớp phủ mặt trăng dưới vẫn đủ nóng để bị nóng chảy. Cô van Kan Parker và nhóm của cô suy đoán thêm rằng nhiệt lượng bức xạ này cũng có thể giúp giữ cho lõi mặt trăng bị tan chảy một phần ngay cả ngày hôm nay!
Nguồn:
X-Rays Chiếu sáng Nội thất của Mặt trăng, Khoa học hàng ngày, ngày 19 tháng 2 năm 2012.
Độ nổi trung tính của giàu titan tan chảy trong nội thất mặt trăng sâu, van Kan Parker et al. Khoa học tự nhiên, ngày 19 tháng 2 năm 2012, doi: 10.1038 / NGEO1402.
