Учени откриха гореща точка на обратната страна на Луната

Учените разкриха, че скалите под древен вулкан от обратната страна на Луната остават изненадващо топли, използвайки данни от орбитални китайски космически кораби.

Те сочат към голяма гранитна плоча, която се е втвърдила от магма в геоложки водопроводи под това, което е известно като вулканичния комплекс Compton-Belkovichi.

„Бих казал, че забиваме гвоздея в ковчега на тази наистина вулканична характеристика“, каза Матю Сиглер, учен от Института за планетарни науки, базиран в Тусон, Аризона, който ръководи изследването. „Но това, което е интересно е, че това е подобна на Земята вулканична характеристика.“

Резултати, които излязоха миналата седмица В списание Nature той помогна да се обясни какво се е случило преди много време под странна част от луната. Проучването също така подчертава научния потенциал на данните, събрани от китайската космическа програма, и как изследователите в Съединените щати трябва да заобикалят пречките пред използването на тези данни.

В това проучване д-р Сиглер и колеги анализираха данни от микровълнови инструменти на Chang’e-1, изстрелян през 2007 г., и Chang’e-2, изстрелян през 2010 г., два китайски космически кораба, които вече не работят. Тъй като прякото сътрудничество между НАСА и Китай в момента е забранено от Конгреса и изследването е финансирано от безвъзмездна помощ от НАСА, д-р Сиглер не успя да работи с учените и инженерите, които събраха данните.

„Това беше ограничение“, каза той, „в това, че не можехме да се обадим на инженерите, които са създали устройството в Китай, и да кажем: „Хей, как да интерпретираме тези данни?““ „Би било наистина хубаво, ако работим върху това с китайски учени през цялото време. Но това не ни е позволено. Но за щастие те направиха някои от своите бази данни публични.“

Той успя да черпи от опита на китайски учен, Jianqing Feng, който се срещна с д-р Siegler на конференция. Д-р Фенг работеше по проекта за изследване на Луната в Китайската академия на науките.

„Разбрах, че комбинирането на данни за изследване на Луната от различни страни ще задълбочи нашето разбиране за лунната геология и ще доведе до вълнуващи резултати“, каза д-р Фенг в имейл. „И така, напуснах работата си в Китай, преместих се в Съединените щати и се присъединих към Института за планетарни науки.“

И двата китайски орбитални апарата имаха микровълнови инструменти, обичайни за много метеорологични спътници в околоземна орбита, но рядко срещани в междупланетните космически кораби.

И така данните от Chang’e-1 и Chang’e-2 предоставиха различен изглед на Луната, измервайки топлинния поток до 15 фута под повърхността – и се оказаха идеални за изследване на странността на Compton-Pelkovitch.

Визуално районът изглежда незабележим. (Той дори няма собствено име; обозначението с тире произлиза от два близки ударни кратера, Комптън и Белковиц.) Все пак районът е очаровал учените от няколко десетилетия.

В края на 90-те години на миналия век Дейвид Лоурънс, тогава учен в Националната лаборатория в Лос Аламос, работеше върху данни, събрани от мисията на НАСА Lunar Prospector и отбеляза Ярко петно ​​от гама лъчи Снимане от това място на обратната страна на Луната. Енергията на гама лъчите, най-високата енергийна форма на светлината, съответства на тория, който е радиоактивен елемент.

„Това беше едно от тези странни места, които се открояваха като възпалено палец по отношение на изобилието на торий“, каза д-р Лорънс, планетарен учен, който сега работи в лабораторията по приложна физика на Джон Хопкинс в Мериленд. „Аз съм физик. Не съм експерт по геологията на Луната. Но дори като физик видях това на видно място и казах: „Е, това е нещо, което заслужава допълнително проучване.“

Следващите открития дойдоха след пристигането на Lunar Reconnaissance Orbiter на НАСА през 2009 г. Брадли Л. Джолиф, професор по земни и планетарни науки в университета Сейнт Луис във Вашингтон, ръководи екип Разгледах тези снимки с висока разделителна способност на Комптън Белковиц.

Д-р Джолиф каза, че това, което са видели, „изглежда подозрително като калдера“, имайки предвид останките от ръба на вулкан. „Ако смятате, че тези елементи са на милиарди години, те са забележително добре запазени.“

По-скорошен анализ, ръководен от Катрин ШърлиСега в Оксфордския университет в Англия вулканът се оценява на 3,5 милиарда години.

Тъй като лунната почва действа като добър изолатор, намалявайки температурните промени между деня и нощта, микровълновите емисии до голяма степен отразяват топлинния поток от вътрешността на луната. „Трябва да отидете само около два метра под повърхността, за да спрете да виждате слънчевата топлина“, каза д-р Сиглер.

В Compton-Belkovitch топлинният поток достига 180 миливата на квадратен метър, или около 20 пъти повече от средните височини на обратната страна на Луната. Тази скала съответства на температура под 10 градуса по Фаренхайт на около шест фута под повърхността, или около 90 градуса по-топло от където и да е другаде.

„Това стърчи, тъй като беше горещо в сравнение с където и да е другаде на Луната“, каза д-р Сиглер.

За да се произведе толкова много топлина и ториеви гама лъчи, д-р Сиглер, д-р Фенг и други изследователи заключиха, че гранитът, който съдържа радиоактивни елементи като торий, е най-вероятният източник и че трябва да има много от него.

„Изглежда, че точно идентифицира какъв вид материал има отдолу“, каза д-р Лорънс, който беше един от рецензентите на статията в Nature.

„Това е нещо като върхът на айсберга“, каза той за първоначалните гама-лъчи. „Това, което виждате в Compton-Belkovich, е един вид повърхностен израз на нещо много по-голямо отдолу.“

Вулкани се виждат и на други места на Луната. Втвърдени равнини от лава – кобилни или базалтови морета – покриват големи площи от повърхността, най-вече от близката страна. Но Комптън-Билкович е различен, подобно на някои от вулканите на Земята, като планината Фуджи и планината Сейнт Хелънс, които бълват по-тежка лава.

Гранитът е рядък на други места в Слънчевата система. На Земята гранитът се образува във вулканични региони, където океанската кора се избутва надолу под континента от тектониката на плочите, геоложките сили, които се натискат около части от външната кора на Земята. Водата също е основен компонент на гранита.

Но Луната е предимно суха и няма тектоника на плочите. Лунните скали, върнати от астронавтите на НАСА преди повече от 50 години, съдържат само няколко зърна гранит. Но данните от китайските орбитални апарати сочат гранитна формация с ширина повече от 30 мили под Комптън-Белкович.

„Сега се нуждаем от геолози, които да разберат как можете да създадете този вид характеристика на Луната без вода, без тектоника на плочите“, каза д-р Сиглер.

Д-р Джолиф, който не е участвал в изследването, каза, че документът е „много хубав нов принос“. Той каза, че се надява НАСА или друга космическа агенция да изпрати космически кораб до Комптън-Белкович, за да извърши сеизмични и минералогични измервания.

Подобна мисия може да помогне да се тестват идеи за това как вулканът се е образувал там на първо място. Една от хипотезите е, че облак от горещ материал се е издигнал от мантията под кората, точно както се случва под Хавайските острови.

Що се отнася до д-р Фенг, сегашната му виза, която му позволява да работи в Съединените щати, скоро ще изтече. Той кандидатства за нов, насочвайки научната си кариера сред геополитическите спорове между САЩ и Китай.

„Сега започваме да изучаваме други възможни гранитни системи на Луната“, каза той. „Също така ще разширим нашите модели, за да изследваме ледените луни на Юпитер. Затова се опитвам да остана в Съединените щати възможно най-дълго.“