William Steigerwald
NASA identyfikuje prawdopodobne
lokalizacje głębokich tajemnic wczesnego płynnego Księżyca. Krótko po jego
uformowaniu się, Księżyc został pokryty globalnym oceanem stopionej skały
(magmy). Gdy ocean magmy ochłodził się i zestalał, gęste minerały zatonęły,
tworząc warstwę płaszcza, podczas gdy mniej gęste minerały unosiły się, tworząc
skorupę powierzchniową. Później intensywne bombardowanie przez masywne
asteroidy i komety uderzyło w skorupę, wybijając kawałki płaszcza i
rozpraszając je po powierzchni Księżyca.
Niedawno w dwóch badaniach NASA
zidentyfikowano najbardziej prawdopodobne lokalizacje, w których można znaleźć
kawałki płaszcza na powierzchni, zapewniając mapę dla przyszłych misji powrotu
próbek księżycowych, takich jak te w ramach programu Artemis NASA. Jeśli
zostaną zebrane i przeanalizowane, fragmenty tych głęboko w Księżycu mogą
lepiej zrozumieć, w jaki sposób wyewoluował Księżyc, Ziemia i wiele innych
światów Układu Słonecznego.
Stężenie toru (Th) na rozległym
biegunie południowym – Aitken Basin
na księżycowej stronie daleko ujawnia rozkład materiałów płaszcza gwałtownie
wyrzucanych podczas uderzenia kształtujące basen. Tutaj obfitość toru jest
reprezentowana przez tęczową skalę kolorów, z obszarami o wysokim stężeniu
pokazanym na czerwono, moderując się do fioletowego i szarego z mniejszą
obfitością. Dwa kratery w północno-zachodnim regionie basenu wykazują
szczególnie obfitość toru (wprowadzonego na czerwono na mapie), co sugeruje
obecność obfitych materiałów płaszcza obecnie eksponowanych na powierzchni.
- Jest to najbardziej aktualizowana ocena ewolucji wnętrza księżycowego,
syntetyzując wiele najnowszych osiągnięć, aby namalować nowy obraz historii
płaszcza i tego, jak i gdzie mógł być odsłonięty na powierzchni Księżyca -
powiedział Daniel Moriarty z NASA
Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Maryland i University of Maryland,
College Park.
Oceany magmy ewoluują, gdy
ochładzają się, a gęste materiały toną, podczas gdy materiały lekkie wznoszą
się. Uważa się, że formowanie się oceanów magmy i ich ewolucja są powszechne
procesy między planetami i księżycami w całym Układzie Słonecznym i poza nim.
Księżyc Ziemi jest najbardziej dostępnym i dobrze zachowanym ciałem do zbadania
tych podstawowych procesów.
-
Zrozumienie tych procesów bardziej szczegółowo będzie miało wpływ na ważne
pytania kontrolne: w jaki sposób to wczesne ogrzewanie wpływa na dystrybucję
wody i gazów atmosferycznych planety? Czy woda się trzyma, czy wszystko jest
wygotowane? Jakie są implikacje dla wczesnego życia i genezy życia? – dodaje
Moriarty, główny autor artykułów, opublikowany 3 sierpnia w „Nature
Communications” i styczniu 2021 r. w „Journal of Geophysical Research”.
Duże skaliste obiekty, takie jak
planety, księżyce i duże asteroidy, mogą tworzyć oceany magmy z generowanymi
ciepłowniami w miarę ich wzrostu. Układ Słoneczny uformował się z obłoku gazu i
pyłu, który zapadł się pod własną grawitacją. Gdy to się stało, ziarna pyłu
uderzyły w siebie i trzymały się razem, a z czasem ten proces ten przerodził
się w coraz większe konglomeraty, ostatecznie tworząc asteroidę i ciała
wielkości planety. Te kolizje generowały ogromną ilość ciepła. Ponadto elementy
składowe naszego Układu Słonecznego zawierały różne elementy promieniotwórcze,
które uwalniały ciepło w miarę rozpadu. W większych obiektach oba procesy mogą
uwalniać wystarczającą ilość ciepła, aby utworzyć oceany magmy.
Jednak szczegóły dotyczące tego,
jak oceany magmy ewoluują, gdy się ochładzają i jak różne minerały w nich krystalizują,
są niepewne, co wpływa na to, co zdaniem naukowców może wyglądać skały płaszcza
i gdzie można je znaleźć na powierzchni.
-
Najważniejsze jest to, że ewolucja księżycowego płaszcza jest bardziej
skomplikowana niż pierwotnie sądzono - powiedział Moriarty. - Niektóre minerały, które wcześnie
krystalizują i toną wcześniej, są mniej gęste niż minerały, które później
krystalizują i toną. Prowadzi to do niestabilnej sytuacji ze świetlną masą w
pobliżu dna płaszcza próbującego wznieść się, podczas gdy cięższy materiał
bliżej wierzchu zejścia. Proces ten, zwany „przewodem grawitacyjnym”, nie
przebiega w zgrabny i uporządkowany sposób, ale staje się niechlujny, z
mnóstwem mieszania i niespodziewanych maruderów.
Zespół dokonał przeglądu najnowszych
eksperymentów laboratoryjnych, analizy próbek księżycowych oraz modeli
geofizycznych i geochemicznych, aby rozwinąć swoje nowe zrozumienie, w jaki
sposób płaszcz księżycowy ewoluował, gdy ochłodził się i zestalał. Użyli tego
nowego zrozumienia jako soczewkę do interpretacji ostatnich obserwacji
powierzchni Księżyca z sondy Lunar Prospector i Lunar
Reconnaissance Orbiter oraz instrumentu Moon Mineralogy Mapper na pokładzie indyjskiego statku kosmicznego Chandrayaan-I.
Zespół wygenerował mapę prawdopodobnych lokalizacji płaszcza wykorzystujących
dane Moon Mineralogy Mapper do oceny
składu mineralnego i obfitości, zintegrowanych z obserwacjami Lunar Prospector
dotyczącymi obfitości żywiołów, w tym markerów ostatniej pozostałej cieczy na
końcu krystalizacji oceanu magmy księżycowej oraz danych obrazowych i
topograficznych z Lunar Reconnaissance Orbiter.
Na przejechaniu około 1600 mil
(około 2600 kilometrów), Biegun Południowy – Basen Aitken jest największą
potwierdzoną strukturą uderzenia na Księżycu, a zatem jest związany z
najgłębszą głębokością wykopów wszystkich basenów księżycowych, więc według
zespołu jest to najbardziej prawdopodobne miejsce, w którym znajduje się
kawałki płaszcza.
Naukowcy od lat są zaskoczeni
radioaktywną anomalią w północno-zachodnim kwadrancie bieguna południowego –
Aitken Basin na księżycowej stronie. Analiza zespołu pokazuje, że skład tej
anomalii jest zgodny ze „szlaką”, która tworzy się w najwyższym płaszczu na
samym końcu krystalizacji oceanu magmy. Ponieważ ten osad jest bardzo gęsty,
naukowcy wcześniej zakładali, że powinien całkowicie zanurzyć się w dolnej
płaszczu na początku historii Księżyca.
- Jednak nasze bardziej zniuansowane zrozumienie z ostatnich modeli i
eksperymentów wskazuje, że niektóre z tych osadów zostają uwięzione w górnym
płaszczu, a następnie wykopane przez ten ogromny basen uderzeniowy -
powiedział Moriarty. - Dlatego ten
północno-zachodni region bieguna południowego – basen Aitken jest najlepszą
lokalizacją, aby uzyskać dostęp do wykowanych materiałów płaszcza znajdujących
się obecnie na powierzchni Księżyca. Co ciekawe, niektóre z tych materiałów
mogą być również obecne wokół proponowanych miejsc lądowania Artemis i VIPER wokół księżycowego bieguna południowego.
Więcej o misjach i partnerach:
Badania zostały sfinansowane
przez program NASA Center for Research
and Exploration in Space Science and Technology II w ramach umowy
kooperacyjnej z University of Maryland. LRO jest zarządzany przez NASA Goddard
Space Flight Center w Greenbelt w stanie Maryland dla Dyrekcji Misji Naukowych
w siedzibie NASA w Waszyngtonie. Zainicjowany 18 czerwca 2009 roku LRO zebrało
skarbnicę danych z siedmioma potężnymi instrumentami, co stanowi nieoceniony
wkład w naszą wiedzę na temat Księżyca. Rozpoczęty 22 października 2008 roku Chandrayaan-1,
pierwsza indyjska misja w kosmosie, odegrała kluczową rolę w odkryciu
cząsteczek wody na Księżycu. Wśród swoich instrumentów przeniósł Moon Mineralogy Mapper, spektrometr
obrazowy, który pomógł potwierdzić odkrycie wody zamkniętej w minerałach na
Księżycu. Laboratorium Napędu Odrzutowego NASA w Pasadenie w Kalifornii
zaprojektowało i zbudowało Moon
Mineralogy Mapper. Lunar Prospector, uruchomiony 8
stycznia 1998 roku, został zaprojektowany w celu zebrania danych w celu
zebrania pierwszych kompletnych map kompozycyjnych i grawitacyjnych Księżyca
podczas planowanej rocznej misji na księżycowej orbicie polarnej. Misją
zarządzała Centrum Badawcze Ames NASA na lotnisku Moffett w kalifornijskiej
Dolinie Krzemowej.
I jeszcze jeden materiał:
Naukowcy dostrzegli pod
powierzchnią Księżyca duży obszar emitujący ciepło. Dzięki danym z chińskich i
amerykańskich satelitów orbitujących wokół Księżyca, naukowcy odkryli emitującą
ciepło masę pod powierzchnią Srebrnego Globu. Według nich jest to złoże
granitu, który rzadko jest spotykany, zwłaszcza w dużych ilościach, poza
Ziemią. Uczeni sugerują, że źródłem granitu jest wygasły wulkan, który ostatnio
eksplodował 3,5 mld lat temu.
Na Księżycu, pomiędzy kraterami
Compton oraz Bel’kowicz, odkryto dużą masę granitu, który powoli uwalnia
ciepło. Skała ta nie jest zbyt powszechna poza Ziemią, zatem jej znalezienie na
Księżycu jest dość intrygujące. Na naszej planecie tworzy się głęboko pod
powierzchnią, zwykle pod wulkanem.
— Przed 1950 r. większość naukowców uważała, że kratery na Księżycu
powstały w procesach wulkanicznych. Potem badania związane z misjami Apollo
wykazały, że prawie wszystkie powstały w wyniku uderzeń — powiedział Matthew Siegler z Planetary Science
Institute. Co prawda na Księżycu nie znaleziono wulkanu podobnego do tych na
Ziemi, ale odkrycie masy granitu na naszym naturalnym satelicie potwierdza, że
i tam, tak jak na naszej planecie, zachodziły procesy wulkaniczne.
Opis i rezultaty badań ukazały
się na łamach pisma „Nature” (DOI: 10.1038/s41586-023-06183-5).
Ślady wulkanizmu na Księżycu
Księżyca raczej nie kojarzy się z
szeroko rozumianym wulkanizmem. Trudno bowiem dopatrzyć się na jego powierzchni
wulkanów w ziemskim tego słowa znaczeniu. Jednakże faktem jest, że w
zamierzchłej przeszłości miały tam miejsce erupcje, jak i istniały pola lawy.
Kolejne dowody na to znaleźli ostatnio naukowcy pod powierzchnią Srebrnego
Globu, pomiędzy kraterami Compton i Bel’kowicz.
Wskazuje na to obecność granitu.
Na Ziemi do jego powstawania dochodzi głęboko pod jej powierzchnią, zazwyczaj
pod wulkanami, gdzie magma ma dogodne warunki, aby się ochłodzić i
skrystalizować. Przydaje się tutaj również obecność wody oraz ruch płyt
tektonicznych. Jednakże natrafienie na granit poza Ziemią nie zdarza się zbyt
często. Tym bardziej znalezienie go na Księżycu to niemała sensacja.
W jaki jednak sposób możemy w
ogóle zbadać to, co znajduje się pod powierzchnią Księżyca, a do tego jeszcze
znaleźć tam ślady dawnego wulkanizmu? Można przeanalizować pomiary dokonane
przez księżycowe orbitery wysłane przez Stany Zjednoczone oraz Chiny. Przykładowo
chińskie misje Chang'e 1 i 2 posiadały na swoich pokładach instrumenty, które
skanowały Księżyc przy pomocy mikrofal.
Księżycowa anomalia.
Zespół astronomów postanowił
przeanalizować te dane, by spróbować określić temperaturę panującą pod powierzchnią
Księżyca. I w tym kontekście szczególnie interesujący okazał się właśnie obszar
pomiędzy kraterami Compton i Bel’kowicz. Jak nawet skomentował to jeden z
badaczy, teren ten pod wpływem mikrofal wręcz się żarzył. Nie bez powodu zatem
podejrzewano, że w tym właśnie miejscu może znajdować się dawny wulkan, bo w
tej lokalizacji odkryto coś, co jest w stanie emitować ciepło.
Przyglądając się dokładniej,
naukowcy stwierdzili, że znajduje się tam bogaty w krzem i szeroki na około 20
km obszar. Prawdopodobnie jest to kaldera dawnego wulkanu. Jednocześnie
temperatura w tym miejscu jest o około 10 stopni Celsjusza wyższa od otoczenia.
Dowody wskazują, że ten wulkan prawdopodobnie ostatnio wybuchł 3,5 mld lat
temu, zatem ciepło nie pochodzi ze stopionej lawy ani niczego w tym rodzaju,
ale z pierwiastków radioaktywnych, a jedynym rodzajem skały, który zawiera
wystarczającą ilość takich pierwiastków, jest granit.
Do momentu, kiedy geochemiczka dr
Rita Economos zasugerowała
prawdopodobne wyjaśnienie tej sprawy, badacze byli w kropce, nie mając do końca
pewności, z czym właściwie mają do czynienia. Zdaniem dr Economos sprawę tę
wyjaśniałaby obecność szerokiego na około 50 km batolitu, który składa się
głównie z granitów. Batolity to skały wulkaniczne, do których powstania
dochodzi wtedy, gdy lawa dochodzi do powierzchni, ale nie następuje jej
erupcja. Zresztą przykłady takich skał znajdziemy również na Ziemi: w ten
właśnie sposób powstały kalifornijskie formacje skalne El Capitan i Half Dome.
Jest natomiast prawdopodobne, że takich miejsc, tak na Księżycu, jak i na
innych planetach, jest więcej.
Moje
3 grosze
Intrygujące, bo wyglądałoby na to, że
mamy do czynienia z jedynym wulkanem – klasycznym wulkanem – na Księżycu. To jest
bardzo ciekawe, jako że nie znamy żadnych księżycowych wulkanów, a jedynie
podejrzewamy kilka lokalizacji o wulkanizm. Osobiście widzę to tak, że Księżyc
nie miał szans na rozwinięcie wulkanizmu typu ziemskiego – ale za to mogły nań
spaść asteroidy zawierające ciężkie pierwiastki – w tym lantanowce i aktynowce
a poza tym uran, tor czy inne RRE wytworzone w czasie wybuchów Hipernowych i Kilonowych
lub sztucznie w reaktorach jądrowych Innych. To też jest możliwe. Bo nie jest
powiedziane, że Księżyc (i inne ciała niebieskie Układu Słonecznego) nie były
bombardowane przez asteroidy i komety pochodzące spoza Układu, a z innych
systemów gwiezdnych. Przykładami są 1I/‘Oumuamua czy kometa 2I/Gierasimow.
Wyobrażam sobie to tak: z rejonu eksplozji
Kilonowej przyleciała asteroida, na której osiadły ciężkie pierwiastki zsyntetyzowane
w toku zderzenia dwóch białych karłów i eksplozji w następstwie tegoż. Asteroida
ta potem trafiła w rejon Układu Słonecznego i przypadkiem trafiła w Księżyc
tworząc lokalną anomalię radioaktywnego toru-232, który rozpada się powoli do nieaktywnego
ołowiu-208. Całość cyklu trwa miliardy lat. Takie radioasteroidy mogą jeszcze
znajdować się na Marsie, Merkurym i księżycach Układu. Mogą być łatwo
namierzone z wysokości orbity i warto byłoby ich poszukać, bo stanowiłoby to
ważki przyczynek do badań dziejów ciał niebieskich Układu, a także dałyby one
także wskazówki co do ewolucji Galaktyki, a nawet innych galaktyk.
Źródło:
·
www.William.A.Steigerwaldanasa.gov
Opracował - ©R.K.F. Sas - Leśniakiewicz
