Согласно наиболее признанной научной гипотезе, Луна образовалась около 4,5 миллиарда лет назад в результате «гигантского столкновения» — мощного удара протопланеты размером с Марс, под названием Тейя, о молодую «прото-Землю». По мере остывания новорожденной Луны из горячего магматического океана кристаллизовались слои с различным содержанием железа и минеральным составом, сформировав внутреннюю структуру нашего спутника, которую мы знаем сегодня.
На Луне нет ни погоды, ни тектоники плит, поэтому ее внутренний состав и структура почти не изменились с момента образования. Поскольку Земля и Луна имеют общее происхождение, понимание лунных недр может служить ключом к изучению состава ранней Земли и эволюционной истории системы Земля-Луна.
До сих пор ученые получали информацию о внутреннем строении Луны в основном из сейсмических данных, записанных приборами, установленными во время миссий NASA Apollo. Однако связь скоростей сейсмических волн с конкретным минеральным составом требует знания упругих свойств минералов лунной мантии при высоких давлениях и температурах. В отличие от земных минералов, данные об упругости лунных минералов, которые существенно обогащены железом по сравнению с земными аналогами, до сих пор оставались скудными.
Специалисты Центра геодинамических исследований (GRC) изучили скорости продольных и поперечных сейсмических волн, а также плотность лунного ортопироксена при давлении до 5,5 гигапаскаля и температуре до 1273 кельвинов. Эксперименты проводились с использованием ультразвуковых методов в сочетании с синхротронными рентгеновскими измерениями в многонаковальном прессе на синхротронной установке SPring-8 в Японии. На основе полученных данных в сочетании с литературными данными для богатого железом оливина ученые смоделировали сейсмические свойства и плотность породы верхней мантии Луны.
Модель показывает, что для того, чтобы соответствовать сейсмологическим наблюдениям лунной верхней мантии на глубинах 40−740 километров, порода должна содержать около 20 мольных процентов железа. Проще говоря, порода, составляющая наш естественный спутник, гораздо богаче железом, чем долгое время думали ученые. Это открытие позволяет лучше понять процессы формирования и эволюционной истории системы Земля-Луна, предполагая, что породы протопланеты Тейи были плотнее и богаче железом, чем считалось ранее.
Это также означает, что вулканизм и внутренняя динамика ранней Луны были более активными, что привело к более быстрому остыванию и более длительному существованию лунного магнитного динамо. Таким образом, точные измерения упругих свойств минералов помогают переписать историю не только Луны, но и ранней Земли.
Ранее астрономы рассказали о самой удивительной солнечной вспышке, которую они наблюдали.
Источник: hi-tech.mail.ru