Måneskorpen gennemgik en ny overflade efter dannelse fra magmahavet

Jordens måne havde en hård start på livet. Dannet af en del af Jorden, der blev spærret af under en planetarisk kollision, det tilbragte sine første år dækket af et bølgende globalt hav af smeltet magma, før det afkølede og dannede den fredfyldte overflade, vi kender i dag.

Et forskerhold ledet af University of Texas ved Austin Jackson School of Geosciences tog til laboratoriet for at genskabe den magmatiske afsmeltning, der engang dannede månens overflade og afslørede ny indsigt i, hvordan det moderne månelandskab opstod. Deres undersøgelse viser, at Månens skorpe oprindeligt blev dannet af sten, der svævede til overfladen af ​​magmahavet og afkølede. Imidlertid, holdet fandt også ud af, at et af de store mysterier ved månelegemets dannelse - hvordan det kunne udvikle en skorpe bestående af kun ét mineral - ikke kan forklares af den indledende skorpedannelse og må have været resultatet af en sekundær begivenhed.

Resultaterne blev offentliggjort den 21. november i Tidsskrift for Geofysisk Forskning:Planeter .

"Det er fascinerende for mig, at der kunne være en krop så stor som Månen, der var fuldstændig smeltet, sagde Nick Dygert, en assisterende professor ved University of Tennessee, Knoxville, der ledede forskningen, mens han var postdoktor i Jackson School's Department of Geological Sciences. "At vi kan køre disse simple eksperimenter, i disse små små kapsler her på Jorden og lave første ordens forudsigelser om, hvordan en så stor krop ville have udviklet sig, er en af ​​de virkelig spændende ting ved mineralfysik."

Dygert samarbejdede med Jackson School Associate Professor Jung-Fu Lin, Professor James Gardner og ph.d. studerende Edward Marshall, samt Yoshio Kono, en stråleforsker ved det geofysiske laboratorium ved Carnegie Institution i Washington.

Store dele af Månens skorpe består af 98 procent plagioklas - en type mineral. Ifølge gældende teori, som undersøgelsen sætter spørgsmålstegn ved, renheden skyldes, at plagioklas flyder til overfladen af ​​magmahavet over hundreder af millioner af år og størkner til Måneskorpen. Denne teori afhænger af, at magmahavet har en specifik viskositet, et udtryk relateret til magmaens "sløvhed, ", der ville tillade plagioklas at adskille fra andre tætte mineraler, den krystalliserede med og stige til toppen.

Dygert besluttede at teste denne teoris plausibilitet ved at måle viskositeten af ​​månemagma direkte. Bedriften involverede at genskabe det smeltede materiale i laboratoriet ved at flashsmelte mineralpulver i månelignende proportioner i et højtryksapparat på et synkrotronanlæg, en maskine, der skyder en koncentreret stråle af højenergi røntgenstråler ud, og derefter måle den tid, det tog for en smeltebestandig kugle at synke gennem magmaen.

"Tidligere der havde ikke været nogen laboratoriedata til støtte for modeller, " sagde Lin. "Så det er virkelig første gang, vi har pålidelige laboratorieeksperimentelle resultater for at forstå, hvordan Månens skorpe og indre dannes."

Forsøget fandt ud af, at magmasmelten havde en meget lav viskositet, et sted mellem olivenolie og majssirup ved stuetemperatur, en værdi, der ville have understøttet plagioklasflotation. Imidlertid, det ville også have ført til blanding af plagioklas med magma, en proces, der ville fange andre mineraler mellem plagioklaskrystallerne, skabe en uren skorpe på månens overflade. Fordi satellitbaserede undersøgelser viser, at en betydelig del af skorpen på Månens overflade er ren, en sekundær proces skal have genopstået Månen, afsløre en dybere, yngre, renere lag af flydeskorpe. Dygert sagde, at resultaterne understøtter en "skorpevæltning" på månens overflade, hvor den gamle blandede skorpe blev erstattet med unge, opdrift, varme aflejringer af ren plagioklas. Den ældre cruse kunne også være blevet eroderet væk af asteroider, der slog ind i Månens overflade.

Dygert sagde, at undersøgelsens resultater eksemplificerer, hvordan småskalaforsøg kan føre til storstilet forståelse af geologiske processer, der bygger planetlegemer i vores solsystem og andre.

"Jeg ser Månen som et planetarisk laboratorium, "Sagde Dygert." Det er så lille, at det hurtigt afkølet, og der er ingen atmosfære eller pladetektonik til at udslette de tidligste processer af planetarisk evolution. De begreber, der er beskrevet her, kan anvendes på stort set enhver planet."