Сотни миллионов лет назад поверхность Луны была покрыта активными вулканами. По прогнозам ученых, в один прекрасный день эта картина повторится, и земной спутник начнет обильно извергать лавовые потоки. «Вот это будет зрелище!» — предвкушает автор нового исследования Вим ван Вестренен из Амстердамского университета.
Группа ученых под его руководством установила, что охлаждение поверхности Луны постепенно сказывается на состоянии магмы в ее ядре. Понижение температуры делает вулканическую массу менее плотной, что, в конце концов, приведет к ее извержению.
Это предсказание стало возможным благодаря космическому аппарату «Аполлон», который полвека назад установил на Луне сейсмометры и доставил оттуда на Землю образцы горной породы. Несмотря на то, что поверхность спутника неизменно спокойна, данные о подземных толчках и высокий процент расплавленных скальных пород (порядка 30%) свидетельствуют о том, что в его глубинах сохранились большие запасы жидкой магмы.
На Земле такие магматические пласты имеют тенденцию двигаться в направлении к поверхности и извергаться через кратеры вулканов. На Луне мы не видим аналогичной картины из-за того, что расплавленная порода в ее недрах обладает слишком высокой плотностью.
Для того, чтобы определить плотность лунной магмы, ван Вестренен и его коллеги провели лабораторный эксперимент, в ходе которого подвергли образцы лунных пород экстремальным воздействиям давления и температуры, максимально приближенным к тем, что наблюдаются в ядре спутника. С помощью электротока высокого напряжения и мощного пресса лунный камень разогрели до температуры 1,5 тыс. градусов и подвергли давлению свыше 45 тыс. бар.
Плотность магмы во время этого воздействия измеряли с помощью мощных рентгеновских лучей, используя европейскую установку синхротронного излучения фонда ESRF в Гренобле. «Нам пришлось задействовать самые мощные рентгеновские лучи в мире для этого эксперимента, поскольку образцы магмы крайне малы и при этом заключены в массивный контейнер. Без яркого пучка рентгеновского излучения измерить вариации плотности было бы невозможным», — прокомментировал эксперимент голландцев сотрудник ESRF Мохаммед Мезуар.
Благодаря компьютерному моделированию данные, полученные на базе ESRF, позволили рассчитать плотность магмы в любой точке Луны. И почти во всех случаях она оказалась менее плотной по сравнению с застывшими образцами, что фактически копирует ситуацию на Земле.
Впрочем, нашлось и важное исключение, отмечается в публикации Daily Mail. Обнаруженные в ходе миссии «Аполлон 14» капельки вулканического стекла, богатые титаном, в состоянии жидкой магмы оказались плотнее скальных пород, найденных в глубине лунной мантии. По утверждению ученых, эта магма не в состоянии продвигаться в направлении лунной поверхности.
Ученые полагают, что массированные извержения, наблюдавшиеся в начале лунной истории, привели к частичному расплавлению богатых титаном скал. Образовавшаяся плотная магма преградила путь движению лавовых масс от ядра к поверхности, в результате чего недра Луны с их богатыми запасами жидкой магмы напоминают теперь перевернутые вулканы.
В настоящее время Луна продолжает охлаждаться, и вслед за ее поверхностью затвердевают слои «титанической» магмы. Она постепенно теряет плотность и таким образом утрачивает свойства естественной преграды. Так что в отдаленном будущем, утверждают авторы исследования, которое появится на этой неделе на страницах журнала Nature Geosciences, магматические потоки вновь обильно прольются на поверхность земного спутника.