Три с половиной миллиарда лет назад произошла реакция, в результате которой на Луне образовались камни, не похожие ни на какие другие в Солнечной системе.
Многие лунные месторождения отличаются высоким содержанием титана: в некоторых образцах TiO2 составляет до 18 процентов по весу. Как бы ни был интересен этот факт для будущих шахтеров, он также заинтриговал ученых-планетологов, которые более пятидесяти лет не могли объяснить, как эти породы могли образоваться, не говоря уже о том, что они достигли лунной поверхности. Теперь эта загадка, по-видимому, решена.
Когда астронавты “Аполлона” вернулись с Луны с 380 килограммами камней, некоторые из них были знакомы геологам. Другие – нет, но только потому, что для их получения требовались неземные условия, такие как отсутствие воды или воздуха. Однако некоторые лунные вещества не поддавались очевидным объяснениям. Например, вулканические базальты, из которых состоят лунные “моря”, оказались гораздо разнообразнее по составу, чем их земные аналоги, и среди них выделяется стократная разница в концентрации титана.
С тех пор высокотитановый базальт оставался загадкой. Картографирование с орбиты, показавшее, что эти породы распространены довольно широко, еще больше углубило загадку.
Теперь команда под руководством профессора Тима Эллиотта из Бристольского университета приблизилась к воссозданию таинственных базальтов в лаборатории, предоставив при этом информацию о том, как они могли образоваться на Луне.
“Происхождение вулканических лунных пород – это захватывающая история, в которой фигурирует “лавина” из нестабильной кристаллической груды планетарного масштаба, образовавшейся в результате охлаждения первобытного океана магмы”, – говорится в заявлении Эллиотта. “Центральными вопросами в этой эпической истории, является наличие уникального для Луны типа магмы, а также как она попала на поверхность, где и была взята космическими миссиями. Мы рады, что мы решили эту дилемму”.
Проблема заключалась не только в высоком содержании титана в базальте, но и в его низкой плотности по сравнению с наиболее похожими породами на Земле. Эта легкость способствовала широкомасштабным извержениям 3,5 миллиарда лет назад, до того как Луна перестала быть вулканически активной, но геологи затруднялись объяснить, как вообще возник такой состав и почему только на Луне.
Некоторые специалисты предположили, что богатые титаном базальты возникли из материалов лунной мантии, известных как ильменит содержащие кумуляты. Однако частично расплавленные в лаборатории кумуляты не соответствуют базальтам, о которых идет речь. Более того, продукт настолько плотный, что считается маловероятным, чтобы он смог достичь поверхности.
Теперь Эллиотт и его коллеги показали, что когда ильменит содержащие кумуляты реагируют с обычным минералом оливином и ортопироксеном, расплавленный продукт соответствует богатым титаном базальтам, которые ученые пытались объяснить. Это соответствие распространяется и на его низкую плотность, что делает широко распространенные извержения вполне логичными.
“Хотя эта модель не полностью воспроизводит лунное взаимодействие расплава и твердого тела, мы предполагаем, что богатые титаном магмы, извергающиеся на поверхности Луны, могут быть получены путем частичного плавления ильменит содержащих кумулятов, но расплавы подвергаются обширной модификации своего элементного и изотопного состава в результате реактивного потока в лунной мантии”, – пишут Эллиотт и соавторы. “Реактивное течение может быть тем критическим процессом, который уменьшает плотность расплава и позволяет высокотитановым расплавам извергаться на лунной поверхности”.
Работа опубликована в журнале Nature Geoscience.
Читайте также: Захваченная и уничтоженная луна развернула вращение Венеры, изменив ее навсегда