NASA identificerer sandsynlige placeringer af de tidlige smeltede måner dybe hemmeligheder

Kort efter det blev dannet, månen var dækket af et globalt hav af smeltet sten (magma). Da magmahavet afkølede og størknede, tætte mineraler sank for at danne kappelaget, mens mindre tætte mineraler flød for at danne overfladeskorpen. Senere intenst bombardement af massive asteroider og kometer slog gennem skorpen, sprænge stykker kappe ud og sprede dem ud over månens overflade.

For nylig, et par NASA-undersøgelser identificerede de mest sandsynlige steder at finde stykker af kappe på overfladen, at give et kort for fremtidige måneprøve-returmissioner som dem under NASAs Artemis-program. Hvis det indsamles og analyseres, disse fragmenter fra dybt inde i månen kan give en bedre forståelse af, hvordan månen, jorden, og mange andre solsystemverdener udviklede sig.

"Dette er den mest opdaterede evaluering af udviklingen af ​​månens indre, syntetisere talrige nylige udviklinger for at male et nyt billede af kappens historie og hvordan og hvor den kan være blevet eksponeret på månens overflade, " sagde Daniel Moriarty fra NASAs Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Maryland og University of Maryland, College Park.

Magmahavene udvikler sig, mens de afkøles, og tætte materialer synker, mens lette materialer stiger. Dannelsen af ​​magmahave og deres udvikling menes at være almindelige processer blandt stenede planeter og måner i hele vores solsystem og videre. Jordens måne er den mest tilgængelige og velbevarede krop til at studere disse grundlæggende processer.

"At forstå disse processer mere detaljeret vil have konsekvenser for vigtige opfølgende spørgsmål:Hvordan påvirker denne tidlige opvarmning fordelingen af ​​vand og atmosfæriske gasser på en planet? Holder vandet fast, eller er det hele kogt væk? Hvad er implikationerne for tidlig beboelighed og livets tilblivelse?" tilføjer Moriarty, hovedforfatter af papirerne, udgivet 3. august i Naturkommunikation og januar 2021 i Journal of Geophysical Research .

Store stenede objekter såsom planeter, måner, og store asteroider kan danne magmahave med den varme, der genereres, når de vokser. Vores solsystem blev dannet af en sky af gas og støv, der kollapsede under sin egen tyngdekraft. Da dette skete, støvkorn slog ind i hinanden og klæbede sammen, og med tiden sneede denne proces sig i større og større konglomerationer, til sidst at danne asteroide- og planetstørrelser. Disse sammenstød genererede en enorm mængde varme. Også, byggestenene i vores solsystem indeholdt en række radioaktive grundstoffer, som afgav varme efterhånden som de henfaldt. I større genstande, begge processer kan frigive nok varme til at danne magmahave.

Imidlertid, detaljerne om, hvordan magmahavene udvikler sig, når de afkøles, og hvordan de forskellige mineraler i dem krystalliserer, er usikre, som påvirker, hvordan videnskabsmænd tror, ​​at kappesten kan se ud, og hvor de kan findes på overfladen.

"Bundlinjen er, at udviklingen af ​​månekappen er mere kompliceret end oprindeligt antaget, " sagde Moriarty. "Nogle mineraler, der krystalliserer og synker tidligt, er mindre tætte end mineraler, der krystalliserer og synker senere. Dette fører til en ustabil situation med let materiale nær bunden af ​​kappen, der forsøger at stige, mens tungere materiale tættere på toppen falder. denne proces, kaldet 'tyngdekraftens væltning, " ikke forløber på en pæn og ordentlig måde, men bliver rodet, med masser af blanding og uventede efterladte tilbage."

Holdet gennemgik de seneste laboratorieforsøg, måneprøveanalyse, og geofysiske og geokemiske modeller for at udvikle deres nye forståelse af, hvordan månekappen udviklede sig, mens den afkølede og størknede. De brugte denne nye forståelse som en linse til at fortolke nylige observationer af månens overflade fra NASAs Lunar Prospector og Lunar Reconnaissance Orbiter rumfartøjer, og NASAs måne Mineralogy Mapper instrument ombord på Indiens Chandrayaan-I rumfartøj. Holdet genererede et kort over sandsynlige kappeplaceringer ved hjælp af månens Mineralogy Mapper-data til at vurdere mineralsammensætning og overflod, integreret med Lunar Prospector observationer af elementære overflod, inklusive markører for den sidste resterende væske ved slutningen af ​​månens magmahavkrystallisation, og billed- og topografidata fra Lunar Reconnaissance Orbiter.

Omkring 1, 600 miles (ca. 2, 600 kilometer) på tværs, Sydpolen - Aitken-bassinet er den største bekræftede stødstruktur på månen, og er derfor forbundet med den dybeste udgravningsdybde af alle månebassiner, så det er det mest sandsynlige sted at finde stykker kappe, ifølge holdet.

Årevis, videnskabsmænd er blevet forundret over en radioaktiv anomali i den nordvestlige kvadrant af Sydpolen - Aitken-bassinet på månens fjernside. Holdets analyse viser, at sammensætningen af ​​denne anomali er i overensstemmelse med det "slam", der dannes i den øverste kappe i slutningen af ​​magmahavets krystallisering. Fordi dette slam er meget tæt, videnskabsmænd har tidligere antaget, at det skulle synke fuldstændigt ned i den nedre kappe tidligt i månehistorien.

"Imidlertid, vores mere nuancerede forståelse fra nyere modeller og eksperimenter indikerer, at noget af dette slam bliver fanget i den øvre kappe, og senere udgravet af dette enorme nedslagsbassin, " sagde Moriarty. "Derfor, denne nordvestlige region af Sydpolen-Aitken-bassinet er det bedste sted at få adgang til udgravede kappematerialer, der i øjeblikket er på månens overflade. Interessant nok, nogle af disse materialer kan også være til stede omkring de foreslåede Artemis- og VIPER-landingssteder omkring månens Sydpol."