Naukowcy odkryli gorące miejsce po drugiej stronie Księżyca

Naukowcy ujawnili, że skały pod starożytnym wulkanem po drugiej stronie Księżyca pozostają zaskakująco ciepłe, wykorzystując dane z orbitującego chińskiego statku kosmicznego.

Odnoszą się do dużej płyty granitowej, która zestaliła się z magmy w geologicznej kanalizacji poniżej tak zwanego kompleksu wulkanicznego Compton-Belkovichi.

„Powiedziałbym, że wbijamy gwóźdź do trumny tej naprawdę wulkanicznej struktury” – powiedział Matthew Siegler, naukowiec z planetarnego instytutu naukowego z siedzibą w Tucson w Arizonie, który kierował badaniami. „Ale interesujące jest to, że jest to podobna do Ziemi funkcja wulkaniczna”.

Wyniki, które pojawiły się w zeszłym tygodniu W czasopiśmie Nature pomógł wyjaśnić, co wydarzyło się dawno temu pod dziwną częścią księżyca. Badanie podkreśla również potencjał naukowy danych zebranych przez chiński program kosmiczny oraz sposób, w jaki naukowcy w Stanach Zjednoczonych muszą omijać przeszkody, aby wykorzystać te dane.

W tym badaniu dr Siegler i współpracownicy przeanalizowali dane z instrumentów mikrofalowych na Chang’e-1, wystrzelonym w 2007 r. i Chang’e-2, wystrzelonym w 2010 r., dwóch chińskich statkach kosmicznych, które już nie działają. Ponieważ bezpośrednia współpraca między NASA a Chinami jest obecnie zabroniona przez Kongres, a badania były finansowane z grantu NASA, dr Siegler nie mógł współpracować z naukowcami i inżynierami, którzy zbierali dane.

„To było ograniczenie”, powiedział, „ponieważ nie mogliśmy zadzwonić do inżynierów, którzy zbudowali urządzenie w Chinach i powiedzieć:„ Hej, jak powinniśmy interpretować te dane? „Byłoby naprawdę miło, gdybyśmy cały czas nad tym pracowali z chińskimi naukowcami. Ale nie wolno nam tego robić. Ale na szczęście upublicznili część swoich baz danych”.

Mógł skorzystać z wiedzy chińskiego uczonego, Jianqinga Fenga, który spotkał dr Sieglera na konferencji. Dr Feng pracował nad projektem eksploracji Księżyca w Chińskiej Akademii Nauk.

„Zdałem sobie sprawę, że połączenie danych eksploracji Księżyca z różnych krajów pogłębiłoby nasze zrozumienie geologii Księżyca i doprowadziłoby do ekscytujących wyników” – powiedział dr Feng w e-mailu. „Więc rzuciłem pracę w Chinach, przeniosłem się do Stanów Zjednoczonych i dołączyłem do Planetary Science Institute”.

Oba chińskie orbitery miały instrumenty mikrofalowe, powszechne w wielu orbitujących wokół Ziemi satelitach pogodowych, ale rzadkie w międzyplanetarnych statkach kosmicznych.

Tak więc dane z Chang’e-1 i Chang’e-2 dostarczyły innego obrazu Księżyca, mierząc przepływ ciepła do 15 stóp pod powierzchnią – i okazały się idealne do badania dziwaczności Comptona-Pelkovitcha.

Wizualnie okolica nie wyróżnia się niczym szczególnym. (Nie ma nawet własnej nazwy; oznaczenie przewodzące wywodzi się od dwóch pobliskich kraterów uderzeniowych, Compton i Belkovich). Mimo to obszar ten fascynuje naukowców od kilku dziesięcioleci.

Pod koniec lat 90. David Lawrence, wówczas naukowiec z Los Alamos National Laboratory, pracował nad danymi zebranymi przez misję NASA Lunar Prospector i zauważył, że Jasny punkt promieni gamma Fotografowanie z tego miejsca po drugiej stronie Księżyca. Energia promieni gamma, forma światła o najwyższej energii, odpowiada torowi, który jest pierwiastkiem promieniotwórczym.

„Było to jedno z tych dziwnych miejsc, które wyróżniały się jak ból kciuka pod względem obfitości toru” – powiedział dr Lawrence, planetolog pracujący obecnie w Johns Hopkins Applied Physics Laboratory w Maryland. „Jestem fizykiem. Nie jestem ekspertem w dziedzinie geologii Księżyca. Ale nawet jako fizyk widziałem to wyraźnie i powiedziałem:„ Cóż, to jest coś, co zasługuje na dalsze badania ”.

Kolejne odkrycia nastąpiły po przybyciu sondy Lunar Reconnaissance Orbiter w 2009 roku. Bradley L. Jolliffe, profesor nauk o Ziemi i planetach na Uniwersytecie St. Louis w Waszyngtonie, kierował zespołem Sprawdziłem te zdjęcia Comptona Belkowitza w wysokiej rozdzielczości.

Dr Jolliffe powiedział, że to, co zobaczyli, „wyglądało podejrzanie jak kaldera”, odnosząc się do pozostałości krawędzi wulkanu. „Jeśli wziąć pod uwagę, że te cechy mają miliardy lat, są one wyjątkowo dobrze zachowane”.

Nowsza analiza przeprowadzona przez Catherine ShirleyObecnie na Uniwersytecie Oksfordzkim w Anglii szacuje się, że wulkan ma 3,5 miliarda lat.

Ponieważ księżycowa gleba działa jak dobry izolator, zmniejszając zmiany temperatury między dniem a nocą, emisje mikrofalowe w dużej mierze odzwierciedlają strumień ciepła z wnętrza księżyca. „Wystarczy przejść około dwóch metrów pod powierzchnią, aby przestać widzieć ciepło słoneczne” – powiedział dr Siegler.

W Compton-Belkovitch strumień ciepła osiągnął 180 miliwatów na metr kwadratowy, czyli około 20 razy więcej niż średnia wysokość po drugiej stronie Księżyca. Ta skala odpowiada temperaturze poniżej 10 stopni Fahrenheita około sześciu stóp pod powierzchnią lub około 90 stopni cieplej niż gdziekolwiek indziej.

„To się wyróżniało, ponieważ było gorąco w porównaniu z jakimkolwiek innym miejscem na Księżycu” – powiedział dr Siegler.

Aby wytworzyć tak dużo ciepła i promieni gamma toru, dr Siegler, dr Feng i inni badacze doszli do wniosku, że najbardziej prawdopodobnym źródłem jest granit, który zawiera pierwiastki radioaktywne, takie jak tor, i że musi być go dużo.

„Wydaje się, że dokładnie określa, jaki rodzaj materiału znajduje się pod spodem” – powiedział dr Lawrence, który był jednym z recenzentów artykułu w Nature.

„To rodzaj wierzchołka góry lodowej” – powiedział o pierwotnych emisjach promieniowania gamma. „To, co widzisz w Compton-Belkovich, jest rodzajem powierzchownego wyrazu czegoś znacznie większego pod spodem”.

Wulkany są widoczne w innych miejscach na Księżycu. Równiny zestalonej lawy – klacz lub morza bazaltu – pokrywają duże obszary powierzchni, głównie po bliższej stronie. Ale Compton-Bilkovitch jest inny, podobnie jak niektóre wulkany na Ziemi, takie jak Mount Fuji i Mount St. Helens, które wypluwają bardziej lepką lawę.

Granit jest rzadkością w innych częściach Układu Słonecznego. Na Ziemi granit tworzy się w regionach wulkanicznych, gdzie skorupa oceaniczna jest spychana pod kontynent przez tektonikę płyt, siły geologiczne, które popychają części zewnętrznej skorupy ziemskiej. Woda jest również głównym składnikiem granitu.

Ale Księżyc jest w większości suchy i brakuje mu tektoniki płyt. Skały księżycowe przywiezione przez astronautów NASA ponad 50 lat temu zawierają tylko kilka ziaren granitu. Ale dane z chińskich orbiterów wskazują na granitową formację o szerokości ponad 30 mil poniżej Compton-Belkovitch.

„Teraz potrzebujemy geologów, aby dowiedzieć się, w jaki sposób można wytworzyć tego rodzaju cechy na Księżycu bez wody, bez tektoniki płyt” – powiedział dr Siegler.

Dr Jolliffe, który nie był zaangażowany w badania, powiedział, że artykuł był „bardzo miłym nowym wkładem”. Powiedział, że ma nadzieję, że NASA lub inna agencja kosmiczna wyśle ​​statek kosmiczny do Compton-Belkovitch w celu wykonania pomiarów sejsmicznych i mineralogicznych.

Taka misja mogłaby przede wszystkim pomóc przetestować pomysły na to, jak powstał tam wulkan. Jedna z hipotez głosi, że pióropusz gorącej materii unosił się z płaszcza pod skorupą, tak jak ma to miejsce pod Wyspami Hawajskimi.

Jeśli chodzi o doktora Fenga, jego obecna wiza, która pozwala mu pracować w Stanach Zjednoczonych, wkrótce wygaśnie. Ubiega się o nowy, poruszając się w swojej karierze naukowej pośród geopolitycznych sporów między Stanami Zjednoczonymi a Chinami.

„Zaczynamy teraz badać inne możliwe układy granitowe na Księżycu” – powiedział. „Ponadto rozszerzymy nasze modele o eksplorację lodowych księżyców Jowisza. Dlatego staram się zostać w Stanach Zjednoczonych tak długo, jak to możliwe.”