Измерения гравитации на Луне указывают на частично расплавленный слой мантии

Вид внутренней части луны, показывающий твердое внутреннее ядро (белое), жидкое внешнее ядро (желтое), зону с низкой вязкостью (красное), которая, вероятно, частично расплавлена, а также мантию и кору. Автор: NASA/Theophilus Britt Griswold, with input from Sander Goossens, Isamu Matsuyama, Gael Cascioli, and Erwan Mazarico

Мы знаем, что под кратерами, покрытыми силикатной корой, у луны есть оливиновая мантия и металлическое ядро. Некоторые исследования также предполагают, что частично расплавленный слой может находиться в основании в остальном твердой мантии, зажатый между ней и твердым ядром. Но другие свидетельства не согласны с этим.

Теперь Сандер Гуссенс и его коллеги представляют новые измерения в AGU Advances, которые подтверждают существование этой несколько расплавленной переходной зоны, что может иметь ключевые последствия для нашего понимания структуры, происхождения и эволюции Луны.

Новые доказательства возникли в результате анализа приливов на Луне. Так же, как гравитационное притяжение Луны и Солнца периодически искажает форму Земли и гравитационное поле, заставляя океаны подниматься и опускаться, Земля и Солнце одновременно тянут Луну, вызывая приливные эффекты, которые искажают форму Луны и ее гравитацию.

Реакция Луны на приливные силы частично зависит от ее глубокой внутренней структуры, поэтому исследователи могут изучать эту реакцию, чтобы получить сведения о лунных недрах.

Ранее исследования уже изучали изменения гравитации Луны в ответ на приливы в течение месяца. В новой работе исследователи впервые зафиксировали годовые изменения, проанализировав данные спутниковой миссии NASA Gravity Recovery and Interior Laboratory (GRAIL) и Lunar Reconnaissance Orbiter.

Затем они включили как ежемесячные, так и ежегодные изменения лунной гравитации, а также другую информацию, такую как средняя плотность Луны, в модель, имитирующую природу внутренней части Луны. Они обнаружили, что без включения более мягкого слоя в основании мантии модель не могла воспроизвести наблюдаемые измерения гравитации. Другими словами, весьма вероятно существование частично липкого глубокого слоя мантии, предполагает это исследование.

Исследователи предполагают, что если он действительно существует, частично расплавленный слой может состоять из богатого титаном материала, называемого ильменитом. Однако необходимы дополнительные исследования, чтобы лучше понять этот слой и определить источник тепла, который поддерживает расплавы в течение предположительно миллиардов лет.

Больше информации: Sander Goossens et al, A Low‐Viscosity Lower Lunar Mantle Implied by Measured Monthly and Yearly Tides, AGU Advances (2024). DOI: 10.1029/2024AV001285