L'anno scorso, gli scienziati hanno dato un'altra occhiata ai dati sismici raccolti dagli esperimenti dell'era Apollo e hanno scoperto che il mantello inferiore della Luna, la parte vicino al confine tra nucleo e mantello, è parzialmente fuso (ad esempio, Apollo Data è stato ridisegnato per fornire letture precise sulla Luna Core, Space Magazine, 6 gennaio 2011). I loro risultati suggeriscono che i 150 km più bassi del mantello contengono una fusione liquida dal 5 al 30%. Sulla Terra, questo sarebbe sufficiente fondere per separarsi dal solido, sollevarsi ed esplodere in superficie. Sappiamo che la Luna aveva vulcanismo in passato. Quindi, perché questa fusione lunare non sta esplodendo in superficie oggi? Nuovi studi sperimentali su campioni lunari simulati possono fornire le risposte.
Si sospetta che gli attuali magmi lunari siano troppo densi, rispetto alle rocce circostanti, per risalire in superficie. Proprio come l'olio sull'acqua, i magmi meno densi sono galleggianti e si propagheranno sopra la solida roccia. Ma se il magma è troppo denso, rimarrà dove si trova o addirittura affonderà.
Motivato da questa possibilità, un team internazionale di scienziati, guidato da Mirjam van Kan Parker dell'Università VU di Amsterdam, ha studiato il personaggio dei magmi lunari. Le loro scoperte, che sono state recentemente pubblicate sul Journal Nature Geoscience, mostrano che i magmi lunari hanno una gamma di densità che dipendono dalla loro composizione.
Van Kan Parker e il suo team hanno spremuto e riscaldato campioni di magma fuso e quindi hanno utilizzato tecniche di assorbimento dei raggi X per determinare la densità del materiale a una gamma di pressioni e temperature. I loro studi hanno usato materiali lunari simulati, poiché i campioni lunari sono considerati troppo preziosi per tale analisi distruttiva. I loro simulanti hanno modellato la composizione degli occhiali vulcanici verdi Apollo 15 (che hanno un contenuto di titanio dello 0,23% in peso) e gli occhiali vulcanici neri Apollo 14 (che hanno un contenuto di titanio del 16,4% in peso).
I campioni di questi simulanti sono stati sottoposti a pressioni fino a 1,7 GPa (la pressione atmosferica, sulla superficie della Terra, è 101 kPa, o 20.000 volte inferiore a quella ottenuta in questi esperimenti). Tuttavia, le pressioni all'interno lunare sono ancora maggiori, superando i 4,5 GPa. Quindi, i calcoli del computer sono stati condotti per estrapolare dai risultati sperimentali.
Il lavoro combinato mostra che, alle temperature e alle pressioni tipicamente presenti nel mantello lunare inferiore, i magmi con basso contenuto di titanio (vetri verdi Apollo 15) hanno densità inferiori al materiale solido circostante. Ciò significa che sono galleggianti, dovrebbero sollevarsi in superficie ed esplodere. D'altra parte, si è scoperto che i magmi con un alto contenuto di titanio (occhiali neri Apollo 14) avevano densità che sono circa uguali o maggiori del loro materiale solido circostante. Non ci si aspetterebbe che questi si sollevassero ed esplodessero.
Poiché la Luna non ha attività vulcanica attiva, la fusione attualmente situata nella parte inferiore del mantello lunare deve avere un'alta densità. E i risultati di Van Kan Parker suggeriscono che questa fusione dovrebbe essere fatta di magmi ad alto titanio, come quelli che hanno formato gli occhiali neri Apollo 14.
Questa scoperta è significativa, perché si ritiene che alti magmi di titanio si siano formati da rocce di origine ricca di titanio. Queste rocce rappresentano le fecce lasciate alla base della crosta lunare, dopo che tutti i minerali galleggianti del plagioclasio (che formano la crosta) erano stati spremuti verso l'alto in un oceano di magma globale. Essendo densi, queste rocce ricche di titanio si sarebbero rapidamente affondate al limite del mantello centrale in un evento di ribaltamento. Un simile rovesciamento era stato anche postulato più di 15 anni fa. Ora, questi nuovi entusiasmanti risultati forniscono supporto sperimentale per questo modello.
Si prevede inoltre che queste dense rocce ricche di titanio abbiano molti elementi radioattivi, che tendono a rimanere indietro quando altri elementi vengono assorbiti preferibilmente dai cristalli minerali. Il calore radiogenico risultante dal decadimento di questi elementi potrebbe spiegare perché parti del mantello lunare inferiore sono ancora abbastanza calde per essere fuse. Van Kan Parker e il suo team ipotizzano inoltre che questo calore radiogenico potrebbe anche aiutare a mantenere il nucleo lunare parzialmente sciolto anche oggi!
fonti:
I raggi X illuminano l'interno della luna, Science Daily, 19 febbraio 2012.
La galleggiabilità neutra di ricchi di titanio si scioglie nell'interno lunare profondo, van Kan Parker et al. Nature Geoscience, 19 febbraio 2012, doi: 10.1038 / NGEO1402.
