Oamenii de știință au găsit un punct fierbinte în partea îndepărtată a Lunii

Oamenii de știință au dezvăluit că rocile de sub un vulcan antic din partea îndepărtată a Lunii rămân surprinzător de calde, folosind date de la navele spațiale chineze care orbitează.

Ei indică o placă mare de granit care s-a solidificat din magmă în instalațiile geologice de sub ceea ce este cunoscut sub numele de Complexul Vulcanic Compton-Belkovichi.

„Aș spune că punem cuiul în sicriul acestei caracteristici cu adevărat vulcanice”, a spus Matthew Siegler, un om de știință al institutului de științe planetare cu sediul în Tucson, Arizona, care a condus cercetarea. „Dar ceea ce este interesant este că este o caracteristică vulcanică asemănătoare Pământului”.

Rezultate care au apărut săptămâna trecută În jurnalul Nature, el a ajutat la explicarea a ceea ce s-a întâmplat cu mult timp în urmă sub o parte ciudată a lunii. Studiul subliniază, de asemenea, potențialul științific al datelor colectate de programul spațial chinez și modul în care cercetătorii din Statele Unite trebuie să ocolească obstacolele în calea utilizării acestor date.

În acest studiu, dr. Siegler și colegii săi au analizat datele de la instrumentele cu microunde de pe Chang’e-1, lansat în 2007, și Chang’e-2, lansat în 2010, două nave spațiale chineze care nu mai sunt operaționale. Deoarece colaborarea directă între NASA și China este în prezent interzisă de Congres, iar cercetarea a fost finanțată printr-un grant NASA, dr. Siegler nu a putut lucra cu oamenii de știință și inginerii care au colectat datele.

„Aceasta a fost o limitare”, a spus el, „în sensul că nu am putut chema inginerii care au construit dispozitivul în China și să spunem: „Hei, cum ar trebui să interpretăm aceste date?””. „Ar fi foarte frumos dacă am lucra la asta cu oameni de știință chinezi tot timpul. Dar nu avem voie să facem asta. Dar, din fericire, au făcut publice unele dintre bazele lor de date”.

El a putut să se bazeze pe expertiza unui savant chinez, Jianqing Feng, care îl cunoscuse pe doctorul Siegler la o conferință. Dr. Feng lucra la Proiectul de explorare lunară la Academia Chineză de Științe.

„Mi-am dat seama că combinarea datelor de explorare lunară din diferite țări ne-ar aprofunda înțelegerea geologiei lunare și ar duce la rezultate interesante”, a spus dr. Feng într-un e-mail. „Așadar, mi-am părăsit slujba în China, m-am mutat în Statele Unite și m-am alăturat Institutului de Științe Planetare”.

Ambii orbitatori chinezi aveau instrumente cu microunde, comune pe mulți sateliți meteorologici care orbitează Pământul, dar rare pe navele spațiale interplanetare.

Și astfel, datele de la Chang’e-1 și Chang’e-2 au oferit o imagine diferită a Lunii, măsurând fluxul de căldură până la 15 picioare sub suprafață – și dovedindu-se ideale pentru investigarea ciudățeniei Compton-Pelkovitch.

Vizual, zona arată neremarcabil. (Nu are nici măcar un nume propriu; denumirea cu cratimă derivă de la două cratere de impact din apropiere, Compton și Belkowitz.) Cu toate acestea, zona i-a fascinat pe oamenii de știință de câteva decenii.

La sfârșitul anilor 1990, David Lawrence, pe atunci om de știință la Laboratorul Național Los Alamos, lucra la datele culese de misiunea NASA Lunar Prospector și a remarcat Un punct luminos de raze gamma Filmare de pe acest site din partea îndepărtată a Lunii. Energia razelor gamma, cea mai înaltă formă de energie a luminii, corespunde toriului, care este un element radioactiv.

„A fost unul dintre aceste locuri ciudate care s-a evidențiat ca un degetul mare dureros în ceea ce privește abundența de toriu”, a spus dr. Lawrence, un om de știință planetar la Laboratorul de Fizică Aplicată Johns Hopkins din Maryland. „Sunt un fizician. Nu sunt un expert în geologia Lunii. Dar chiar și ca fizician, am văzut asta în mod proeminent și am spus: „Ei bine, acesta este ceva care merită un studiu suplimentar”.

Următoarele descoperiri au venit după sosirea Lunar Reconnaissance Orbiter al NASA în 2009. Bradley L. Jolliffe, profesor de științe ale pământului și planetelor la Universitatea St. Louis din Washington, a condus o echipă Am verificat acele fotografii de înaltă rezoluție ale lui Compton Belkowitz.

Dr. Jolliffe a spus că ceea ce au văzut „arăta în mod suspect ca o calderă”, referindu-se la rămășițele marginii unui vulcan. „Dacă considerați că aceste caracteristici sunt vechi de miliarde de ani, ele sunt remarcabil de bine conservate.”

Analiză mai recentă condusă de Catherine ShirleyAcum, la Universitatea Oxford din Anglia, vulcanul este estimat la o vechime de 3,5 miliarde de ani.

Deoarece solul lunar acționează ca un bun izolator, reducând schimbările de temperatură între zi și noapte, emisiile de microunde reflectă în mare măsură fluxul de căldură din interiorul lunii. „Trebuie să mergi doar aproximativ doi metri sub suprafață pentru a nu mai vedea căldura soarelui”, a spus dr. Siegler.

La Compton-Belkovitch, fluxul de căldură a fost de până la 180 de miliwați pe metru pătrat, sau de aproximativ 20 de ori înălțimile medii pe partea îndepărtată a lunii. Această scară corespunde unei temperaturi mai mici de 10 grade Fahrenheit la aproximativ șase picioare sub suprafață, sau cu aproximativ 90 de grade mai caldă decât oriunde altundeva.

„Acest lucru a rămas afară, deoarece era cald în comparație cu oriunde altundeva pe Lună”, a spus dr. Siegler.

Pentru a produce atât de multă căldură și raze gamma de toriu, dr. Siegler, dr. Feng și alți cercetători au ajuns la concluzia că granitul, care conține elemente radioactive precum toriu, a fost cea mai probabilă sursă și că trebuie să existe o mulțime.

„Se pare că identifică în mod specific ce fel de material este dedesubt”, a spus dr. Lawrence, care a fost unul dintre recenzorii articolului Nature.

„Este un fel de vârf al aisbergului”, a spus el despre emisiile originale de raze gamma. „Ceea ce vezi în Compton-Belkovich este un fel de expresie superficială a ceva mult mai mare dedesubt”.

Vulcanii sunt vizibili în altă parte pe Lună. Câmpiile de lavă solidificate – iapă sau mări de bazalt – acoperă suprafețe mari de suprafață, mai ales pe partea apropiată. Dar Compton-Bilkovitch este diferit, asemănător cu unii dintre vulcanii Pământului, cum ar fi Muntele Fuji și Muntele St. Helens, care aruncă mai multă lavă vâscoasă.

Granitul este rar în altă parte a sistemului solar. Pe Pământ, granitul se formează în regiunile vulcanice în care crusta oceanică este împinsă în jos sub un continent de tectonica plăcilor, forțele geologice care împing în jurul unor părți ale scoarței exterioare a Pământului. Apa este, de asemenea, o componentă majoră a granitului.

Dar Luna este în cea mai mare parte uscată și nu are tectonica plăcilor. Rocile lunare aduse înapoi de astronauții NASA cu mai bine de 50 de ani în urmă conțin doar câteva boabe de granit. Dar datele de la orbititorii chinezi indică o formațiune de granit cu o lățime de peste 30 de mile sub Compton-Belkovitch.

„Acum avem nevoie de geologi care să descopere cum puteți produce acest tip de caracteristici pe Lună fără apă, fără plăci tectonice”, a spus dr. Siegler.

Dr. Jolliffe, care nu a fost implicat în cercetare, a spus că lucrarea a fost o „contribuție nouă foarte frumoasă”. El a spus că speră ca NASA sau altă agenție spațială să trimită o navă spațială la Compton-Belkovitch pentru a efectua măsurători seismice și mineralogice.

O astfel de misiune ar putea ajuta la testarea ideilor despre modul în care s-a format vulcanul acolo, în primul rând. O ipoteză este că un penaj de material fierbinte s-a ridicat din mantaua de sub crustă, la fel ca sub Insulele Hawaii.

Cât despre dr. Feng, viza sa actuală care îi permite să lucreze în Statele Unite va expira în curând. El aplică pentru unul nou, navigând în cariera sa științifică pe fondul disputelor geopolitice dintre SUA și China.

„Începem să studiem alte posibile sisteme granitice de pe Lună acum”, a spus el. „De asemenea, ne vom extinde modelele pentru a explora lunile înghețate ale lui Jupiter. Deci, încerc să rămân în Statele Unite cât mai mult timp posibil.”