Схематическое изображение внутренней части Луны, показывающее богатую гранатом лунную мантию на границе ядро-мантия и изображение синтетического лунного мантийного агрегата, исследованного в этом исследовании. Кредит: Центр геодинамических исследований, Университет Эхимэ
Наша современная луна имеет внутреннюю структуру, содержащую центральное металлическое ядро, покрытое мантией, состоящей из минералов, таких как оливин и пироксен (например, мантия Ol+Px) под оболочкой коры. Такая картина внутренней части луны была сформирована на основе анализов возвращенных лунных образцов и записей глубоких сейсмических событий, собранных во время миссий на Луну.
Несмотря на обилие литературы, все еще ведутся давние дебаты относительно существования граната (Gt) в более глубокой части лунной мантии. Размышляя о существовании граната, главный вопрос, впервые поставленный 50 лет назад, остался без ответа: совместимы ли лабораторно измеренные скорости звука в реалистичных лунных агрегатах, содержащих гранат, с сейсмическими профилями глубоких лунных недр?
Чтобы ответить на этот вопрос, исследователи Эхимэ сначала синтезировали богатые гранатом лунные породы (образец Ol+Px+Gt) при высоких давлениях и высоких температурах с использованием многопуансонной пресс-машины «ORANGE-2000» в Центре геодинамических исследований.
Результаты опубликованы в журнале Earth and Planetary Science Letters.
Затем эти образцы были доставлены в SPring-8, крупномасштабный центр синхротронного излучения, расположенный в префектуре Хёго, где проводились эксперименты на высокотемпературном и высоком давлении пучка BL04B1. Здесь исследователи подвергали лунную породу воздействию давления и температуры, схожих с условиями в недрах Луны, одновременно измеряя скорость распространения звуковых волн в лунной породе.
Объединив результаты своего эксперимента с компонентом моделирования, исследователи пришли к выводу, что скорости звука в лунных образованиях, содержащих большое количество граната, соответствуют сейсмическим и плотностным профилям глубоких недр Луны, на глубине от 740 до 1260 км.
Более того, они обнаружили, что горные породы, содержащие мало или совсем не содержащие граната, вряд ли могут объяснить наблюдаемые сейсмические скорости и плотности лунной мантии на этих глубинах.
Эти интригующие результаты имеют важное значение для изучения Луны и ее внутренней динамики, включая ее состав и формирование, внутреннюю температуру, а также для лунного ядра и ныне не функционирующего лунного динамо.
Информация от: Университетом Эхимэ
