L'inversione del mantello lunare, lo strano processo avvenuto sulla Luna 4220 milioni di anni fa

Una caratteristica speciale del nostro satellite naturale, la Luna, è che la sua superficie è chimicamente asimmetrica. Nuovi studi supportano l’idea che ciò sia dovuto al fatto che Il mantello della Luna è stato spinto “verso l'alto” quando il satellite era ancora giovane. Ciò che era sopra era sotto; Apparve ciò che c'era sotto.

Da decenni i ricercatori lunari pensano al cosiddetto nucleo del mantello lunare. Ora gli scienziati planetari Weiyang Liang e Adrian Brockett dell'Università dell'Arizona, in collaborazione con un team di ricercatori, hanno scoperto che La mappa di gravità della Luna si adatta meglio a questo modello di rotazione del mantello.

alto Avviso scientifico La squadra ha In una serie di simulazioni viene mostrato come le anomalie gravitazionali sul lato vicino della Luna siano legate alla presenza e alla posizione di rocce dense mineralizzate Che è stato preservato fin dai primi giorni della luna.

“Questa interpretazione è supportata da Elevata somiglianza tra il modello, le dimensioni e le dimensioni osservate delle anomalie gravitazionali e quelle previste dai modelli geodinamici per gli assemblaggi contenenti ilmenite.“Supportato”, scrivono i ricercatori nel loro articolo.

Inoltre, i ricercatori hanno datato con precisione il momento di questo ribaltamento: circa 4,22 miliardi di anni fa, poco dopo la formazione della Luna da un pezzo di Terra che si staccò in una violenta collisione.

Cosa succede sulla superficie della Luna?

Uno degli aspetti più strani della Luna riguarda la sua superficie. Sul lato più vicino alla Luna c’è un’area che può essere descritta come “geochimicamente strana”. Conosciuto come Terrana KREEP, è ricco di minerali specifici e inaspettati: potassio, terre rare e fosforo.

Quest'area si sovrappone anche ai mari lunari (Grandi pianure basaltiche derivanti dall'attività vulcanica). Questo basalto è ricco di un minerale chiamato ilmenite. L'ilmenite è composta principalmente da titanio e ferro, ed è molto densa, come le rocce che contiene.

Ciò è preoccupante perché le rocce sottostanti sono meno dense. In base alla densità, ci si aspetterebbe che gli ammassi contenenti ilmenite, o IBC, siano sprofondati nella Luna e che le rocce meno dense siano risalite in superficie.

Sia KREEP-Terrana che IBC passano Spiegare i processi geodinamici avvenuti subito dopo la formazione della Luna. Quando il clima era caldo e umido, la Luna era probabilmente ricoperta da un oceano di magma fuso che si raffreddò fino a formare la crosta e il mantello.

In questo scenario, il magma si forma quando… Fine del processo di raffreddamento e cristallizzazione Minerali densi come ilmenite sono accessibili nello strato tra la crosta e il mantello e gli elementi Krip sono concentrati nei sedimenti liquidi.

I ricercatori hanno determinato la data esatta in cui si è verificata questa trasformazione: circa 4.220 milioni di anni fa.

Si prevede che questi minerali densi affonderanno verso il cuore della luna. Ma Senza modellizzare i processi fisici avvenuti all’interno della Luna durante la sua formazione, gli scienziati non potevano essere sicuri che ciò fosse realmente accaduto.

È anche possibile che dopo questo abbassamento iniziale, gli IBC si siano riscaldati e si siano sollevati nuovamente, ribaltando il mantello. Ciò spiegherebbe sia la tirana KREEP che i basalti contenenti titanio È venuto in superficie attraverso i vulcani.

In questo scenario dovresti I due gruppi di elementi potrebbero essere distribuiti abbastanza uniformemente nel mantello lunare, ma non è quello che hanno scoperto gli scienziati.

Il modello del mantello lunare era coerente con l’osservazione

Questa è una spiegazione per questo Il bacino del Polo Sud-Aitken sul lato nascosto della LunaÈ stata una collisione massiccia che ha lasciato un cratere che copriva più di un quarto della superficie della Luna.

Questa collisione ha creato un punto caldo che potrebbe aver visto crepe e ilmenite migrare lontano dal luogo dell’impatto e centrarsi sul lato più vicino della Luna.. Dato che si trova sotto la superficie, non possiamo vederlo davvero, ma i ricercatori se ne sono resi conto Una tale migrazione avrebbe dovuto lasciare tracce di spiccata attrattiva.

I ricercatori hanno costruito Modelli di inversione lunare da materiale ricco di ilmeniteOsservare i modelli gravitazionali risultanti dalle concentrazioni di IBC sotto la crosta lunare.

I risultati hanno mostrato uno schema poligonale di anomalie di gravità lineare. Hanno confrontato questi dati con quelli ottenuti dagli orbitanti del Gravity Recovery Interior Laboratory (GRAIL).) della NASA, una coppia di sonde spaziali che hanno trascorso più di un anno nello spazio misurando la gravità della superficie lunare.

I modelli prodotti dal modello di inversione del mantello lunare erano coerenti con le osservazioni raccolte da GRAIL.

Il modello mostra anche il tempo necessario affinché il modello si evolva, limitando i tempi dell’inversione ad almeno 4.220 milioni di anni.

Nota sulla fonte:

Liang, W., Brockett, A., Andrews-Hanna, J.C et al. Resti dello strato di ilmenite lunare dopo il ribaltamento del mantello rivelati dai dati sulla gravità. Naz. Geosci. (2024). https://doi.org/10.1038/s41561-024-01408-2