10 Minute
O echipă internațională de cercetători raportă că interiorul geologic al feței îndepărtate a Lunii este semnificativ mai rece decât partea orientată spre Pământ. Descoperirea se bazează pe analiza de laborator a unor roci bazaltice și a regolitei aduse pe Terra de misiunea chineză Chang'e 6 și susține ipoteza îndelung discutată că mantaua lunară este termic asimetrică, cu diferențe care se extind adânc sub suprafață.
Primele mostre de pe fața îndepărtată: o fereastră directă în interiorul Lunii
Misiunea Chang'e 6 a aterizat pe partea îndepărtată a Lunii și a returnat aproximativ 300 de grame de rocă și regolit. Lotul studiat de cercetători a fost alocat Institutului de Geologie Uranieră din Beijing pentru analize detaliate. Spre deosebire de observațiile orbitale și de telemetrie, aceste probe oferă date în laborator — informații precise despre compoziție, vârstă și istoria termică a materialului lunar.
Echipa, condusă de cercetători de la University College London (UCL) și Universitatea Peking, a datat mostrele la aproximativ 2,8 miliarde de ani. Analize de chimie minerală și tehnici izotopice au permis reconstruirea temperaturilor de cristalizare ale magmei părinte. Concluzia principală: lavele studiate s-au format la temperaturi în jur de 1.100 °C, cu aproximativ 100 °C mai scăzute decât bazaltii comparabili aduși de misiunile de pe partea apropiată a Lunii.
Ce au arătat analizele: termometrie, modele și probe satelitare
Cercetătorii nu s-au bazat pe o singură metodă. Pentru a obține o estimare robustă a temperaturilor antice, echipa a combinat mai multe abordări independente: termometrie minerală, reconstrucția chimiei magmei părinte, modele de topire ale mantalei și proxy-uri de la satelit. Toate indică în aceeași direcție — un izvor magmatic mai rece în partea îndepărtată.
Termometrie prin chimia mineralelor
Prin cartografierea mineralelor cu un electron probe și compararea compozițiilor lor cu modele termodinamice și geoterme calibrate în laborator, cercetătorii au estimat temperatura la care s-a cristalizat bazaltul. Metoda directă bazată pe chimia mineralelor a dat valori în jur de 1.100 °C pentru etapele finale ale cristalizării.
Reconstrucția magmei părinte și modelarea topirii
Pentru a investiga etapele timpurii ale istoriei rocii, cercetătorii au reconstruit compoziția magmei din care s-a cristalizat bazaltul. Folosind modele de topire ale mantalei, au estimat temperatura necesară pentru a produce acea magmă. Rezultatul: un peste similar — cu 70–100 °C mai scăzut decât estimările pentru bazaltii de pe partea apropiată, proveniți de la misiuni precum Apollo și Luna.
Proxy-uri termice din observații satelitare
Mostrele încă sunt limitate numeric, așa că echipa a comparat datele de la sateliți privind compoziția chimică a regiunea Chang'e 6 cu datele din regiunile vulcanice de pe fața apropiată. Această comparație remote-sensing a condus la un rezultat consistent: diferenţa de temperatură a magmei părinte între cele două emisfere este de ordinul a ~70 °C.
De ce contează această diferență termică?
Diferența de temperatură profundă explică, într-o manieră consecventă, de ce fața apropiată a Lunii este dominată de mari extensive — câmpii întunecate de bazalt vulcanic — în timp ce fața îndepărtată rămâne accidentată, cu o crustă mai groasă și cu mult mai puține câmpii bazaltice. Un mantou mai rece pe partea îndepărtată ar fi mai puțin predispus la topire și, implicit, la erupții vulcanice de proporții care formează maria.
Mai mult, dacă mantaua de pe partea apropiată conține un rezervor îmbogățit în elemente producătoare de căldură, acesta ar fi putut susține activitate vulcanică prelungită, influențând evoluția termică a Lunii, cronologia vulcanismului și chiar comportamentul câmpului magnetic lunar în trecut.
Cine sau ce a creat asimetria termică? Teorii și implicații
Distribuția inegală a elementelor care eliberează căldură (HPE — heat producing elements), precum uraniul, toriul și potasiul, joacă un rol esențial. Pe Lună, aceste elemente sunt frecvent asociate cu materialul bogat în fosfor și elemente rare — cunoscut sub acronimul KREEP (K = potasiu, REE = elemente pământuri rare, P = fosfor). Zonele îmbogățite în KREEP concentrează izotopi generatori de căldură și favorizează topirea și vulcanismul unde sunt abundente.
Analizele de la sol, coroborate cu măsurătorile orbitale, arată că KREEP și alți HPE sunt concentrate în mare parte pe fața apropiată a Lunii. Această asimetrie în încălzire radiactivă este un mecanism plauzibil care explică un mantou mai cald și o activitate vulcanică mai intensă pe partea vizibilă.
Ipoteze principale pentru redistribuirea materialelor interne
- Impact uriaș timpuriu: Un impact monumental pe partea îndepărtată ar fi putut mobiliza și redistribui materialele dense, bogate în HPE, către fața apropiată în timpul fazelor topite ale Lunii.
- Coliziuni între corpuri proto-lunare: Unele modele sugerează că Luna s-ar fi format din fuziunea a două corpuri (sau a unui corp și unui satelit secundar). Un astfel de eveniment ar putea explica existența a două rezervoare termice distincte care au rămas parțial separate.
- Influențe gravitaționale și efecte mareice: Interacțiunile pe termen lung cu Pământul (mareele) ar fi putut orienta convecția mantalei sau concentra efectele de încălzire preferențial pe fața apropiată.
Fiecare ipoteză implică consecințe diferite pentru modelele de formare și evoluție ale Lunii. Datele Chang'e 6 impun o restricție clară pe care orice teorie trebuie să o respecte: sursa mantalei de pe fața îndepărtată a fost cu aproximativ 70–100 °C mai rece la momentul formării bazaltilor analizate.
Detalii despre metodele analitice: tehnici moderne pentru mostre minuscule
Studiul a îmbinat petrologia clasică cu instrumente microanalitice de ultimă generație:
- Microanaliză cu sondă electronică (electron probe microanalysis) pentru hărți precise ale elementelor majore în minerale și sticlă — esențială pentru interpretarea istoricului de cristalizare.
- Spectrometrie secundară de ioni (SIMS) pentru măsurarea izotopilor de plumb, folosind decăderea uraniu–plumb pentru a oferi o dată robustă a rocilor.
- Modelare termodinamică și echilibrul mineral-magma pentru a converti compozițiile măsurate în estimări de temperatură.
Aceste tehnici sunt standard în laboratoarele de geosciențe planetare moderne și sunt critice atunci când se analizează mostre extrase în cantități de ordinul gramului.
Procesarea datelor și rafinarea vârstei
Unul dintre contribuabili, profesorul Pieter Vermeesch (UCL), a aplicat metode avansate de procesare a datelor izotopice pentru a rafina estimarea vârstei rocii la ~2,8 miliarde de ani. Combinația dintre precizia analitică și rigorile statistice a redus incertitudinile și a făcut posibilă corelarea clară între vârstă și condițiile termice de formare.
Context comparativ: ce știm din mostrele Apollo și Luna
Mostrele aduse în trecut de misiunile Apollo și Luna au fost colectate exclusiv de pe fața apropiată. Aceste probe au fundamentat înțelegerea noastră despre compoziția și evoluția vulcanică a Lunii, însă au lăsat un gol major: lipsa accesului la materiale din emisfera opusă. Chang'e 6 umple o parte din acest gol, oferind o comparație directă între cele două emisfere.
Diferențele observate nu sunt doar cantitative, ci și calitative: compoziția minerale, conținutul în elemente ușoare versus grele, și semnăturile izotopice toate indică un istoric termic și chimic divergent între fața apropiată și cea îndepărtată.
Impact pentru planificarea viitoarelor misiuni și pentru geologii lunari
Rezultatele subliniază utilitatea esențială a probelor returnate din zone diferite ale Lunii. Pentru geologi și planificatorii de misiuni, acest lucru se traduce în nevoia de campanii țintite de returnare a probelor care să acopere o varietate de provincii: platouri înalte, mari, bazine de impact, și regiuni cu semnături care sugerează rezervoare KREEP sau anomalii termice.
Hărțile tridimensionale ale interioarelor planetare se construiesc pas cu pas. Fiecare eșantion adus acasă permite rafinarea modelelor de convecție, topire și evoluție termică. În plus, în contextul explorării umane sau a utilizării resurselor lunare, cunoașterea distribuției termice și a compoziției sub-superficiale devine esențială pentru selectarea siturilor cu potențial pentru exploatare sau pentru stabilirea unor baze durabile.
Perspectiva experților
„Probe directe schimbă regulile jocului”, spune dr. Aisha Rahman, geolog planetar la Lunar and Planetary Laboratory, Universitatea din Arizona. „Observațiile de la distanță arată pattern-uri, dar rocile aduse acasă ne permit să reconstruim temperaturi, vârste și istorii de topire cu o precizie pe care remote-sensing-ul nu o oferă. Rezultatele Chang'e 6 sunt adevărata referință (ground truth) care va rafina modelele de evoluție termică ale Lunii și ne va ghida unde să trimitem următoarele misiuni.”
Dr. Rahman adaugă: „Dacă fața îndepărtată este sistematic mai rece la adâncime, asta ne schimbă estimările privind răcirea pe termen lung a Lunii, cronologia erupțiilor mare și distribuția potențială a resurselor pentru viitoare stații sau exploatări.”
Ce urmează: întrebări deschise și propuneri pentru viitor
Descoperirea ridică, de asemenea, întrebări noi. Este diferența termică persistenta la toate adâncimile sau variază cu profunzimea? Cât de localizată este concentrarea KREEP și care au fost procesele exacte de transport și segregare a acestor materiale? Un model satisfăcător al originii Lunii ar trebui să reproducă această distribuție hemisferică.
Răspunsul la aceste întrebări necesită mai multe mostre, din situri variate, și date geofizice care să sondeze structura internă cu rezoluție mai bună: seismică de pe suprafață, măsurători gravimetrice de mare rezoluție, sau chiar foraje robotizate. Viitoarele misiuni ar trebui să prioritizeze returul de probe din regiuni cu anomalii compoziționale și din tranzițiile între zonele bogate în KREEP și cele lipsite de astfel de semnături.
Analiza Chang'e 6 deschide o nouă pagină în înțelegerea Lunii: de la ipoteze teoretice bazate pe observații la măsurători de laborator care pot testa acele ipoteze. Continuarea acestor eforturi va transforma ceea ce astăzi e o concluzie sugestivă într-un model solid al evoluției termice și chimice a satelitului natural al Pământului.
Sursa: scitechdaily
Lasă un Comentariu