Tahun lalu, saintis melihat kembali data seismik yang dikumpulkan oleh eksperimen era Apollo dan mendapati bahawa mantel bawah Bulan, bahagian berhampiran sempadan inti-mantel, sebahagiannya cair (contohnya, Apollo Data Retooled untuk Memberikan Bacaan yang Tepat pada Bulan) Core, Space Magazine, 6 Jan 2011). Hasil kajian mereka menunjukkan bahawa 150 km mantel terendah mengandungi 5 hingga 30% cairan cair. Di Bumi, cairan ini cukup untuk memisahkannya dari pepejal, bangkit, dan meletus di permukaan. Kita tahu bahawa Bulan mempunyai gunung berapi pada masa lalu. Jadi, mengapa lebur bulan ini tidak meletus di permukaan hari ini? Kajian eksperimen baru pada sampel bulan yang disimulasikan dapat memberikan jawapannya.
Diduga bahawa magma bulan sekarang terlalu padat, berbanding dengan batu-batu di sekitarnya, untuk naik ke permukaan. Sama seperti minyak di atas air, magma kurang padat mengapung dan akan meresap di atas batu padat. Tetapi, jika magma terlalu padat, ia akan tetap di tempatnya, atau bahkan tenggelam.
Didorong oleh kemungkinan ini, pasukan saintis antarabangsa, yang diketuai oleh Mirjam van Kan Parker dari VU University Amsterdam, telah mempelajari watak magma bulan. Penemuan mereka, yang baru-baru ini diterbitkan dalam Journal Nature Geoscience, menunjukkan bahawa magma bulan mempunyai pelbagai kepadatan yang bergantung pada komposisi mereka.
Ms van Kan Parker dan pasukannya memerah dan memanaskan sampel magma cair dan kemudian menggunakan teknik penyerapan sinar-X untuk menentukan ketumpatan bahan pada pelbagai tekanan dan suhu. Kajian mereka menggunakan bahan simulasi bulan, kerana sampel bulan dianggap terlalu berharga untuk analisis yang merosakkan tersebut. Simulator mereka memodelkan komposisi gelas vulkanik hijau Apollo 15 (yang mempunyai kandungan titanium 0.23% berat) dan gelas vulkanik hitam Apollo 14 (yang mempunyai kandungan titanium 16.4% berat).
Sampel simulator ini mengalami tekanan hingga 1,7 GPa (tekanan atmosfera, di permukaan Bumi, adalah 101 kPa, atau 20,000 kali lebih sedikit daripada yang dicapai dalam eksperimen ini). Walau bagaimanapun, tekanan di bahagian dalam bulan lebih besar, melebihi 4.5 GPa. Oleh itu, pengiraan komputer dilakukan untuk membuat keputusan dari hasil eksperimen.
Hasil kerja gabungan menunjukkan bahawa, pada suhu dan tekanan yang biasanya terdapat di mantel bulan yang lebih rendah, magmas dengan kandungan titanium rendah (gelas hijau Apollo 15) mempunyai ketumpatan yang lebih rendah daripada bahan pepejal di sekitarnya. Ini bererti mereka apung, harus naik ke permukaan, dan meletus. Sebaliknya, magma dengan kandungan titanium tinggi (gelas hitam Apollo 14) didapati mempunyai ketumpatan yang hampir sama atau lebih besar daripada bahan pepejal di sekitarnya. Ini tidak dijangka akan meningkat dan meletus.
Oleh kerana Bulan tidak mempunyai aktiviti gunung berapi yang aktif, cairan yang kini berada di bahagian bawah mantel bulan mesti mempunyai ketumpatan tinggi. Hasilnya, keputusan van Kan Parker menunjukkan bahawa cairan ini harus dibuat dari magma titanium tinggi, seperti yang membentuk kacamata hitam Apollo 14.
Penemuan ini penting, kerana magma titanium tinggi dianggap terbentuk dari batuan sumber yang kaya dengan titanium. Batu-batu ini mewakili ampas yang tersisa di dasar kerak bulan, setelah semua mineral plagioklas apung (yang membentuk kerak) telah diperas ke atas di lautan magma global. Menjadi padat, batu-batu kaya titanium ini akan cepat tenggelam ke batas inti-mantel dalam kejadian terbalik. Pembalikan seperti itu juga telah diduga lebih dari 15 tahun yang lalu. Kini, hasil baru yang menarik ini memberikan sokongan eksperimen untuk model ini.
Batu-batu yang padat dan kaya dengan titanium ini juga diharapkan memiliki banyak unsur radioaktif, yang cenderung tertinggal ketika unsur-unsur lain disukai oleh kristal mineral. Haba radiogenik yang terhasil dari pembusukan unsur-unsur ini dapat menjelaskan mengapa bahagian mantel bulan bawah masih cukup panas untuk dicairkan. Ms van Kan Parker dan pasukannya lebih jauh membuat spekulasi bahawa panas radiogenik ini juga dapat membantu mengekalkan inti bulan yang cair sebahagiannya sehingga hari ini!
Sumber:
Sinar-X menerangi Bahagian Dalam Bulan, Science Daily, 19 Februari 2012.
Keapungan netral cairan kaya titanium di bahagian dalam bulan yang dalam, van Kan Parker et al. Nature Geoscience, 19 Februari 2012, doi: 10.1038 / NGEO1402.
