Образцы Chang'e-5 показывают, как молодой вулканизм возник на Луне

Исследователи обнаружили, что понижение точки плавления мантии из-за присутствия легкоплавких компонентов может вызвать молодой лунный вулканизм.

Все лунные образцы, возвращенные миссиями «Аполлон» и «Луна», старше примерно 3 миллиардов лет, что наводит ученых на мысль, что с тех пор Луна геологически мертва. Но новые лунные образцы, доставленные китайской миссией Chang'e-5 в 2021 году, показали удивительно молодую вулканическую активность, возраст которой составляет всего 2 миллиарда лет.

Для маленькой каменистой луны тепло, питающее вулканическую активность, должно было исчезнуть задолго до этих извержений 2 миллиарда лет назад.

Так что же происходит? Ученые ранее предполагали, что либо повышенное содержание воды, либо выделяющие тепло элементы в недрах Луны могли вызвать вулканизм на поздней стадии. Но данные Chang'e-5, недавно опубликованные в журнале Nature, опровергли эти некогда ведущие гипотезы.

«Недавнее плавление лунной мантии может быть достигнуто либо повышением температуры, либо понижением точки плавления. Чтобы лучше понять эту проблему, нужно оценить температуру и давление, при которых возник молодой вулканизм», — сказал профессор Чен.

Исследователи провели серию симуляций фракционной кристаллизации и плавления лунной мантии, чтобы сравнить 27 обломков базальта Chang'e-5 с базальтами Apollo. Они обнаружили, что в молодой магме источника Chang'e-5 содержание оксида кальция и двуокиси титана было выше, чем в более старых магмах Аполлона.

«Это захватывающий результат, указывающий на значительный вклад поздних стадий кумуляции лунной магмы в вулканическое образование Chang'e-5», — сказал доктор Су Бин, первый автор исследования.

Поскольку кумуляты лунного магматического океана поздней стадии богаты кальцием и титаном и легче плавятся, чем ранние кумуляты, добавление легкоплавких компонентов в недра Луны посредством гравитационного опрокидывания мантии могло бы эффективно снизить температуру плавления мантии и спровоцировать образование молодых лунных вулканизм.

«Мы обнаружили, что магма Chang'e-5 образовалась на той же глубине, но на 80 градусов по Цельсию холоднее, чем более старые магмы Аполлона. Это означает, что лунная мантия испытала устойчивое, медленное охлаждение на 80 градусов по Цельсию с примерно 3 миллиардов лет до 2 миллиардов лет назад», — сказал доктор Су.