Geçen yıl, bilim adamları Apollo dönemi deneyleri tarafından toplanan sismik verilere bir kez daha baktılar ve çekirdek manto sınırına yakın olan Ay'ın alt mantosunun kısmen erimiş olduğunu keşfettiler (örn. Core, Space Magazine, 6 Ocak 2011). Bulguları, mantonun en düşük 150 km'lik bölümünün% 5 ila% 30 sıvı eriyik içerdiğini göstermektedir. Yeryüzünde, katıdan ayrılması, yükselmesi ve yüzeyde patlaması için yeterli eriyik olacaktır. Geçmişte Ay'ın volkanizması olduğunu biliyoruz. Öyleyse, neden bu ay eriyik bugün yüzeyde patlamıyor? Simüle edilmiş ay örnekleri üzerinde yapılan yeni deneysel çalışmalar cevapları sağlayabilir.
Mevcut ay magmalarının, çevreleyen kayalara kıyasla yüzeye yükselemeyecek kadar yoğun olduğundan şüpheleniliyor. Tıpkı sudaki yağ gibi, daha az yoğun magmalar yüzdürür ve katı kayanın üstünde süzülür. Ancak, magma çok yoğunsa, olduğu yerde kalır, hatta batar.
Bu olasılıktan hareketle, Amsterdam VU Üniversitesi'nden Mirjam van Kan Parker liderliğindeki uluslararası bir bilim adamları ekibi ay magmalarının karakterini inceliyor. Son zamanlarda Journal Nature Geoscience'da yayınlanan bulguları, ay magmalarının kompozisyonlarına bağlı bir dizi yoğunluğa sahip olduğunu göstermektedir.
Bayan van Kan Parker ve ekibi, erimiş magma örneklerini sıktı ve ısıttı ve ardından bir dizi basınç ve sıcaklıkta malzemenin yoğunluğunu belirlemek için X ışını emme tekniklerini kullandı. Çalışmalarında, ay örnekleri bu tür yıkıcı analizler için çok değerli olduğu için simüle edilmiş ay malzemeleri kullanıldı. Simülatörleri, Apollo 15 yeşil volkanik camların (ağırlıkça% 0.23 titanyum içeriğine sahip) ve Apollo 14 siyah volkanik camların (ağırlıkça% 16.4 titanyum içeriğine sahip) kompozisyonunu modelledi.
Bu simulantların örnekleri 1.7 GPa'ya kadar basınçlara maruz bırakıldı (Dünya'nın yüzeyindeki atmosferik basınç, 101 kPa veya bu deneylerde elde edilenden 20.000 kat daha az). Bununla birlikte, ayın iç kısmındaki basınçlar 4,5 GPa'yı aşan daha da büyüktür. Böylece deneysel sonuçlardan elde etmek için bilgisayar hesapları yapıldı.
Birleşik çalışma, tipik olarak alt ay mantosunda bulunan sıcaklıklarda ve basınçlarda, düşük titanyum içerikli magmaların (Apollo 15 yeşil gözlükler) çevredeki katı malzemeden daha az yoğunluğa sahip olduğunu göstermektedir. Bu, yüzer oldukları, yüzeye çıkmaları ve patlamaları gerektiği anlamına gelir. Öte yandan, yüksek titanyum içerikli magmaların (Apollo 14 siyah gözlükler) çevresindeki katı maddelere eşit veya ondan daha fazla yoğunluklara sahip oldukları bulunmuştur. Bunların yükselmesi ve patlaması beklenmez.
Ay'ın aktif volkanik aktivitesi olmadığından, şu anda ay mantosunun altında bulunan eriyik yüksek bir yoğunluğa sahip olmalıdır. Bayan van Kan Parker’ın sonuçları, bu eriyiğin, Apollo 14 siyah gözlüklerini oluşturanlar gibi yüksek titanyum magmalardan yapılması gerektiğini gösteriyor.
Bu bulgu önemlidir, çünkü yüksek titanyum magmalarının titanyum açısından zengin kaynak kayalardan oluştuğu düşünülmektedir. Bu kayalar, tüm kabuklu plajiyoklaz mineralleri (kabuğu oluşturan) küresel bir magma okyanusunda yukarı doğru sıkıldıktan sonra, ay kabuğunun tabanında kalan kalıntıları temsil eder. Yoğun olan bu titanyum açısından zengin kayalar, devrilme olayında hızla çekirdek manto sınırına batırılmış olacaktı. Böyle bir devrilme 15 yıl önce bile varsayılmıştı. Şimdi, bu heyecan verici yeni sonuçlar bu model için deneysel destek sağlıyor.
Bu yoğun, titanyum açısından zengin kayaların, diğer elementler tercihen mineral kristaller tarafından alındığında geride kalma eğilimi gösteren birçok radyoaktif elemente sahip olması beklenir. Bu elementlerin çürümesinden ortaya çıkan radyojenik ısı, alt ay mantosunun parçalarının neden erimeye devam edecek kadar sıcak olduğunu açıklayabilir. Bayan van Kan Parker ve ekibi, bu radyojenik ısının, ay çekirdeğinin bugün bile kısmen erimesine yardımcı olabileceğini düşünüyor!
Kaynaklar:
X-Işınları Ayın İçini Aydınlatıyor, Science Daily, 19 Şubat 2012.
Derin ay iç mekanında titanyum açısından zengin eriyiklerin nötr yüzdürmesi, van Parker ve ark. Nature Geoscience, 19 Şubat 2012, doi: 10.1038 / NGEO1402.
