Ученые нашли горячую точку на обратной стороне Луны

Ученые обнаружили, что скалы под древним вулканом на обратной стороне Луны остаются на удивление теплыми, используя данные китайского космического корабля.

Они указывают на большую гранитную плиту, которая затвердела из магмы в геологическом отверстии под так называемым Комптон-Белковичским вулканическим комплексом.

«Я бы сказал, что мы вбиваем гвоздь в крышку гроба этой действительно вулканической особенности», — сказал Мэтью Сиглер, ученый из Института планетарных наук из Тусона, штат Аризона, который руководил исследованием. «Но что интересно, так это то, что это земной вулканический объект».

Результаты, которые вышли на прошлой неделе В журнале Nature он помог объяснить, что произошло давным-давно под странной частью Луны. В исследовании также подчеркивается научный потенциал данных, собранных китайской космической программой, и то, как исследователям в Соединенных Штатах приходится преодолевать препятствия для использования этих данных.

В этом исследовании доктор Зиглер и его коллеги проанализировали данные микроволновых приборов на «Чанъэ-1», запущенном в 2007 г., и «Чанъэ-2», запущенном в 2010 г., двух китайских космических аппаратах, которые больше не эксплуатируются. Поскольку прямое сотрудничество между НАСА и Китаем в настоящее время запрещено Конгрессом, а исследование финансировалось за счет гранта НАСА, доктор Сиглер не мог работать с учеными и инженерами, которые собирали данные.

«Это было ограничение, — сказал он, — поскольку мы не могли позвонить инженерам, которые построили устройство в Китае, и сказать: «Эй, как нам интерпретировать эти данные?» «Было бы очень здорово, если бы мы постоянно работали над этим с китайскими учеными. Но нам не разрешено это делать. Но, к счастью, они сделали некоторые из своих баз данных общедоступными».

Он смог воспользоваться опытом китайского ученого Цзяньцина Фэна, который познакомился с доктором Зиглером на конференции. Доктор Фэн работал над проектом исследования Луны в Китайской академии наук.

«Я понял, что объединение данных исследования Луны из разных стран углубит наше понимание лунной геологии и приведет к захватывающим результатам», — сказал доктор Фэн в электронном письме. «Итак, я уволился с работы в Китае, переехал в Соединенные Штаты и поступил в Институт планетологии».

У обоих китайских орбитальных аппаратов были микроволновые приборы, распространенные на многих метеорологических спутниках на околоземной орбите, но редкие на межпланетных космических кораблях.

Таким образом, данные с «Чанъэ-1» и «Чанъэ-2» предоставили другой взгляд на Луну, измеряя тепловой поток на глубине до 15 футов под поверхностью — и оказались идеальными для исследования странностей Комптона-Пелковича.

Визуально участок выглядит ничем не примечательным. (У него даже нет собственного названия; обозначение через дефис происходит от двух близлежащих ударных кратеров, Комптона и Белковица.) Тем не менее, этот район очаровывал ученых в течение нескольких десятилетий.

В конце 1990-х Дэвид Лоуренс, в то время ученый из Лос-Аламосской национальной лаборатории, работал с данными, собранными миссией NASA Lunar Prospector, и отметил Яркое пятно гамма-лучей Съемка с этой площадки на обратной стороне Луны. Энергия гамма-лучей, высшей энергетической формы света, соответствует торию, который является радиоактивным элементом.

«Это было одно из тех странных мест, которые выделялись, как больной палец, изобилием тория», — сказал доктор Лоуренс, планетолог, который сейчас работает в Лаборатории прикладной физики Джона Хопкинса в Мэриленде. «Я физик. Я не специалист по геологии Луны. Но даже будучи физиком, я заметил это и сказал: «Ну, это то, что заслуживает дальнейшего изучения».

Следующие открытия были сделаны после прибытия Лунного разведывательного орбитального аппарата НАСА в 2009 году. Брэдли Л. Джоллифф, профессор наук о Земле и планетах Университета Сент-Луиса в Вашингтоне, возглавил группу. Я проверил фотографии Комптона Белковица в высоком разрешении..

Доктор Джоллифф сказал, что то, что они увидели, «подозрительно похоже на кальдеру», имея в виду остатки края вулкана. «Если учесть, что этим чертам миллиарды лет, они удивительно хорошо сохранились».

Более свежий анализ, проведенный Кэтрин Ширли.Сейчас в Оксфордском университете в Англии возраст вулкана оценивается в 3,5 миллиарда лет.

Поскольку лунный грунт действует как хороший изолятор, уменьшая перепады температуры между днем ​​​​и ночью, микроволновое излучение в значительной степени отражает поток тепла из недр Луны. «Вам нужно всего лишь пройти около двух метров под поверхностью, чтобы перестать видеть солнечное тепло», — сказал доктор Зиглер.

В Комптон-Белковиче тепловой поток составлял до 180 милливатт на квадратный метр, что примерно в 20 раз превышает среднюю высоту на обратной стороне Луны. Эта шкала соответствует температуре менее 10 градусов по Фаренгейту примерно в шести футах от поверхности, или примерно на 90 градусов выше, чем где-либо еще.

«Это бросалось в глаза, так как было жарко по сравнению с любым другим местом на Луне», — сказал доктор Зиглер.

Д-р Зиглер, д-р Фэн и другие исследователи пришли к выводу, что для производства такого количества тепла и гамма-лучей тория наиболее вероятным источником был гранит, который содержит радиоактивные элементы, такие как торий, и что его должно быть много.

«Похоже, он специально определяет, какой материал находится под ним», — сказал доктор Лоуренс, который был одним из рецензентов статьи в Nature.

«Это своего рода верхушка айсберга», — сказал он об исходном гамма-излучении. «То, что вы видите у Комптона-Белковича, является своего рода поверхностным выражением чего-то гораздо большего внутри».

Вулканы видны в других местах на Луне. Застывшие лавовые равнины — морские или базальтовые моря — покрывают большие площади поверхности, в основном на ближней стороне. Но Комптон-Билкович отличается, подобно некоторым земным вулканам, таким как гора Фудзи и гора Сент-Хеленс, которые извергают более вязкую лаву.

Гранит редко встречается в других частях Солнечной системы. На Земле гранит образуется в вулканических регионах, где океаническая кора проталкивается под континент тектоникой плит, геологическими силами, которые толкают части внешней коры Земли. Вода также является основным компонентом гранита.

Но Луна в основном сухая и не имеет тектоники плит. Лунные породы, привезенные астронавтами НАСА более 50 лет назад, содержат лишь несколько зерен гранита. Но данные китайских орбитальных аппаратов указывают на гранитное образование шириной более 30 миль ниже Комптона-Белковича.

«Теперь нам нужны геологи, чтобы выяснить, как можно создать такие особенности на Луне без воды, без тектоники плит», — сказал доктор Сиглер.

Доктор Джоллифф, не участвовавший в исследовании, сказал, что статья была «очень хорошим новым вкладом». Он сказал, что надеется, что НАСА или другое космическое агентство отправит космический корабль в Комптон-Белкович для проведения сейсмических и минералогических измерений.

Такая миссия могла бы помочь проверить идеи о том, как там образовался вулкан. Одна из гипотез состоит в том, что шлейф горячего материала поднялся из мантии под корой, как это происходит под Гавайскими островами.

Что касается доктора Фэна, срок действия его нынешней визы, позволяющей ему работать в США, скоро истечет. Он подает заявку на новую, ориентируясь в своей научной карьере на фоне геополитических споров между США и Китаем.

«Сейчас мы начинаем изучать другие возможные гранитные системы на Луне», — сказал он. «Кроме того, мы собираемся расширить наши модели, чтобы исследовать ледяные спутники Юпитера. Поэтому я стараюсь оставаться в Соединенных Штатах как можно дольше».