Luna a avut activitate vulcanică mult mai recent decât știam noi

Luna Noua –

Erupțiile par să fi continuat mult după ce vulcanismul larg răspândit a încetat.

Semnele activității vulcanice de pe Lună pot fi observate pur și simplu privind în sus la cerul nopții: câmpiile mari și întunecate numite „maria” sunt produsul unor izbucniri masive de material vulcanic. Dar acestea au fost puse în aplicare relativ devreme în istoria Lunii, formarea lor s-a încheiat cu aproximativ 3 miliarde de ani în urmă. Adăugările la scară mai mică ar fi continuat până acum aproximativ 2 miliarde de ani. Dovezile acelei activități includ eșantioane obținute de aterizatorul Chang’e-5 din China.

Dar există indicii că vulcanismul la scară mică a continuat până în vremuri mult mai recente. Observațiile din spațiu au identificat un teren care pare a fi produsul erupțiilor, dar are doar un număr limitat de cratere, sugerând o vârstă relativ fragedă. Dar există o incertitudine considerabilă cu privire la aceste depozite.

Acum, date suplimentare din probele returnate pe Pământ de misiunea Chang’e-5 arată dovezi clare ale vulcanismului, care este cu adevărat recent în contextul istoriei Sistemului Solar. Mărgele mici care s-au format în timpul unei erupții au fost datate cu doar 125 de milioane de ani în urmă.

Numărarea mărgele

Evident, unele dintre mostrele returnate de Chang’e-5 sunt roci solide. Dar a returnat și o mulțime de material liber din regolitul lunar. Și asta include un număr decent de margele sticloase, rotunjite, formate din material topit. Există două surse potențiale ale acestor margele: activitatea vulcanică și impactul.

Luna este bombardată în mod constant de particule cu dimensiuni variate de la atomi individuali la roci mici, iar multe dintre acestea ajung cu suficientă energie pentru a se topi orice în care se zdrobesc. O parte din acel material topit va forma aceste margele, care pot fi apoi împrăștiate pe scară largă în urma impacturilor ulterioare. Compoziția acestor mărgele poate varia în mod sălbatic, deoarece sunt compuse fie din orice s-a spart în Lună, fie din orice a fost pe Lună care a fost zdrobit. Deci, concentrațiile relative ale diferitelor materiale vor fi pe toată harta.

Prin contrast, orice vulcanism relativ recent de pe Lună va fi extrem de rar, așa că este probabil să fie dintr-un singur sit și să aibă o singură compoziție. Și, în mod convenabil, misiunile Apollo au returnat deja mostre de roci lunare vulcanice, care oferă un model pentru cum ar putea arăta acea compoziție. Deci, provocarea a fost una de a sorta margelele returnate de la locul de aterizare Chang’e-5 și de a afla care dintre ele păreau vulcanice.

Și a fost într-adevăr o provocare, deoarece au fost returnate peste 3.000 de margele, iar marea majoritate ar fi avut originea în impacturi.

Ca o primă limită, echipa din spatele noii lucrări a scăpat de orice avea o compoziție mixtă, cum ar fi materialul netopit încorporat în mărgele sau variația evidentă a compoziției. Acest lucru a dus cele 3.000 de margele la 764. Acele margele rămase au fost apoi supuse unei tehnici care ar putea determina ce substanțe chimice erau prezente. (Echipa a folosit un microanalizator cu sondă de electroni, care bombardează proba cu electroni și folosește fotonii care sunt emiși pentru a determina ce elemente sunt prezente.) Așa cum era de așteptat, compozițiile erau pe toată harta. Unele margele aveau mai puțin de 1 la sută oxid de magneziu; altele aproape 30 la sută. Dioxidul de siliciu a variat între 16 și 60 la sută.

Pe baza probelor Apollo, cercetătorii au selectat margele care aveau un conținut ridicat de oxid de magneziu în comparație cu oxizii de calciu și aluminiu. Asta i-a redus la 13 probe potențial vulcanice. Ei au căutat, de asemenea, nichel scăzut, așa cum se găsește în multe dispozitive de lovire, care au redus numărul la șase. Pasul final a fost să se uite la izotopii de sulf, deoarece topirea prin impact tinde să elibereze preferenţial izotopul mai uşor, modificând raportul în comparaţie cu rocile lunare intacte.

După toate acestea, cercetătorii au rămas cu trei dintre margele de sticlă, ceea ce reprezintă un pas mare în jos față de cele 3.000 cu care au început.

a erupt

Cele trei au fost apoi folosite pentru a efectua datari radioactive pe bază de uraniu și toate au produs numere care erau relativ apropiate unele de altele. Pe baza incertitudinilor care se suprapun, cercetătorii au ajuns la concluzia că toate au fost produsul unei erupții care a avut loc cu aproximativ 123 de milioane de ani în urmă, cu 15 milioane de ani. Având în vedere că cele mai recente erupții confirmate au avut loc acum aproximativ 2 miliarde de ani, acesta este un pas major înainte în timp.

Și aceasta este o surpriză, deoarece Luna a avut destul timp să se răcească, iar această răcire ar fi mărit distanța dintre suprafața sa și orice material topit rămas în interior. Deci, nu este evident ce ar putea crea suficientă încălzire pentru a genera material topit în prezent. Cercetătorii observă că Luna are o mulțime de material numit KREEP (potasiu, elemente de pământ rare, fosfor) care este bogat în izotopi radioactivi și ar putea duce la încălzire localizată în anumite circumstanțe.

Din păcate, va fi dificil să asociem acest lucru cu orice geologie locală, deoarece nu există nicio indicație despre locul unde a avut loc erupția. Materialul atât de mic poate parcurge o distanță destul de mare în câmpul gravitațional slab al Lunii și apoi ar putea fi împrăștiat și mai departe de impact. Deci, este posibil ca acestea să aparțină unor caracteristici care au fost identificate ca potențial vulcanice prin imaginile orbitale.

Între timp, explorarea sporită a Lunii, planificată pentru următoarele câteva decenii, ar trebui să ne ofere mai multe oportunități de a vedea dacă materiale similare sunt răspândite pe suprafața lunii. În cele din urmă, asta ne-ar putea permite să identificăm o zonă cu concentrații mai mari de material vulcanic decât o particulă la o mie.

Science, 2024. DOI: 10.1126/science.adk6635 (Despre DOI).