Przełom w badaniach Kosmosu! Próbki z niewidocznej strony Księżyca ujawniają jego sekrety!
Zespół badawczy kierowany przez profesora Hejiu Hui z Uniwersytetu Nankińskiego dokonał przełomu w wyjaśnieniu pochodzenia różnic między bliską a daleką stroną Księżyca.
Wykorzystując próbki przywiezione z dalekiej strony Księżyca przez chińską misję Chang’e-6 (CE6), naukowcy przeprowadzili szczegółowe analizy geochemiczne anortozytów, skał serii Mg oraz bazaltów morskich, porównując je systematycznie z próbkami z bliskiej strony pochodzącymi z misji Apollo i Chang’e-5.
Bliska i daleka strona Księżyca wykazują uderzające różnice geomorfologiczne i składu chemicznego. Strona bliska zdominowana jest przez rozległe bazalty morskie oraz podwyższone stężenia potasu, pierwiastków ziem rzadkich i fosforu (tzw. KREEP), podczas gdy strona daleka to głównie starożytny teren wyżynny, z grubszą skorupą i nielicznymi bazaltami morskimi. Od dekad proponowano różne hipotezy tłumaczące tę dwulicowość – od asymetrycznej konwekcji oceanu magmowego, przez gigantyczne uderzenie, po dyssypację pływową – lecz spór pozostawał nierozstrzygnięty, a kwestia, czy asymetria sięga płaszcza Księżyca, była wciąż otwarta.
Płaszcz bez wyraźnej asymetrii
Misja CE6 w 2024 roku dokonała pierwszego w historii przywiezienia próbek z dalekiej strony Księżyca, umożliwiając bezpośrednie porównanie międzypółkulowe. Bazalty CE6 zachowują sygnatury zubożonego źródła płaszcza porównywalne z bazaltami niskotytanowymi Apollo, co wskazuje na brak istotnej różnicy składu kumulatów płaszcza między obiema stronami.
Ponadto skały serii Mg, powstające na skutek interakcji skorupy z płaszczem podczas częściowego topienia kumulatów płaszcza, wykazują porównywalny wskaźnik magnezowy (Mg#) w próbkach z CE6 i Apollo – co potwierdza, że kumulaty płaszcza krystalizujące z księżycowego oceanu magmowego nie wykazują istotnej asymetrii składu.
Skorupa zdradza asymetrię
Inaczej jest w przypadku skorupy księżycowej, która wykazuje wyraźne różnice składu między półkulami. Anortozyty z CE6 mają wyższe wartości szczytowe Mg# niż anortozyty z Apollo, co wskazuje na bardziej magnezową skorupę po stronie dalekiej – zgodnie z wcześniejszymi obserwacjami zdalnymi. Jednocześnie skały serii Mg z CE6 zawierają bardzo niskie stężenia pierwiastków ziem rzadkich oraz niższe stosunki Th/Sm niż ich odpowiedniki z Apollo, co sugeruje albo niezależny od warstwy KREEP przebieg magmatyzmu po stronie dalekiej, albo asymetryczny rozkład samej warstwy bogatej w KREEP między półkulami.
Na tej podstawie zespół zaproponował nowy model powstania księżycowej dwulicowości. Przed ustaleniem się blokady pływowej wczesny ocean magmowy stygł i krzepł symetrycznie, tworząc wczesne kumulaty płaszcza i skorupę anortozytową. Po ustaleniu się blokady pływowej, gdy Ziemia i Księżyc były znacznie bliżej siebie, ogrzewanie pływowe po stronie bliskiej przewyższało to po stronie dalekiej. Powstały w ten sposób gradient temperatur między półkulami wywołał wielkoskalową boczną konwekcję cieplną: gorąca magma płynęła ze strony bliskiej ku dalekiej, przenosząc wcześniej powstałe, bogate w magnez anortozyty na stronę daleką i tworząc tam grubszą, bardziej magnezową skorupę. Jednocześnie resztkowe stopy przemieszczały się w stronę bliską, tworząc jedynie cienkie warstwy kumulatów bogatych w KREEP i ilmenit po stronie dalekiej. Model ten spójnie tłumaczy różnice hemisferyczne widoczne od płaszcza aż po skorupę, pogłębiając rozumienie wczesnej ewolucji Księżyca.
Źródło: Uniwersytet Nankiński
Czytaj też: Od kosmicznej skały do znaleziska na Ziemi! Oto 7 kroków ognistego przelotu przez atmosferę!
Grafika tytułowa: Alexander Andrews / Unsplash
