A Lua, que se pensa ter sido criada pela colisão de um corpo do tamanho de Marte com a Terra, começou como um corpo fundido ou parcialmente derretido que separou como ele refrescado em uma crosta, manto e núcleo. Mas o acúmulo de calor do decaimento de elementos radioativos nas partes em seguida, refundida interior do manto, que começou a entrar em erupção na superfície de cerca de 500 milhões de anos após a formação da Lua, reunindo em crateras de impacto e bacias para formar a maria, a maioria dos que estão no lado da Lua voltado para a terra.
Em 2013, Chang'e-3, uma missão lunar não tripulada, tocou na parte norte da bacia Imbrium, um dos mais proeminentes das bacias de impacto cheio de lava visível da Terra.
Era um local bonito de pouso, disse Bradley L. Jolliff, PhD, a Scott Rudolph professor da terra e Ciências Planetárias da Universidade de Washington em St. Louis, que é um participante numa colaboração educativa que ajudou a analisar Chang'e-3 dados missão . A sonda pousou em um basalto de inundação liso planície ao lado de uma cratera de impacto relativamente fresco (agora chamado oficialmente a cratera Zi Wei) que tinha convenientemente escavado abaixo do leito rochoso de regolito para o rover Yutu para estudar.
Desde que o programa Apollo terminou, exploração lunar americana tem sido conduzida principalmente a partir da órbita. Mas sensores orbitais detectar principalmente o regolito (camada superficial do solo-up de rocha fragmentada) que cobre a Lua, eo regolito é tipicamente mista e de difícil interpretação.
Porque Chang'e-3 pousou em um fluxo de lava relativamente jovem, a camada de regolito era magro e não misturado com restos de outros lugares. Assim, ele se assemelhava a composição da rocha vulcânica subjacente. Esta característica fez o local de pouso de uma localização ideal para comparar análise in situ com informações sobre a composição detectada por satélites em órbita.
"Nós agora temos 'ground truth' para o nosso sensoriamento remoto, uma amostra bem caracterizada em um local chave", disse Jolliff. "Nós vemos o mesmo sinal a partir da órbita em outros lugares, por isso, agora sabemos que esses outros lugares provavelmente tem basaltos semelhantes."
Os basaltos no local de pouso da Chang'e-3 também acabou por ser diferente de qualquer retornado pelas missões de retorno amostra Apolo e Luna.
"A diversidade nos diz que o manto superior da Lua é muito menos uniforme em sua composição que a da Terra", disse Jolliff. "E correlacionando química com a idade, podemos ver como o vulcanismo da Lua mudou ao longo do tempo."
Duas parcerias foram envolvidos na recolha e análise de dados, publicado na revista Nature Communications dezembro 22. Cientistas de uma série de instituições chinesas envolvidas com a missão Chang'e-3 formada uma parceria; o outro era uma parceria educacional de longa data entre a Universidade de Shandong em Weihai, China, e da Universidade de Washington em St. Louis.
O Apollo americana (1969-1972) e russo Luna (1970-1976) missões amostrados basaltos do período de pico de vulcanismo que ocorreu entre 3 e 4 bilhões de anos atrás. Mas a bacia Imbrium, onde Chang'e-3 pousou, contém alguns dos fluxos mais jovens - 3 bilhões de anos ou um pouco menos.
Os basaltos devolvidos pelas missões Apolo e Luna tinha tanto um alto teor de titânio ou baixa a muito baixa de titânio; valores intermediários estavam faltando. Mas medições feitas por um espectrômetro de raios-X de partículas alfa e um imageador hiperespectral do infravermelho próximo, a bordo do rover Yutu indicou que os basaltos no local de pouso da Chang'e-3 são intermediários em titânio, bem como rico em ferro, disse Zongcheng Ling, PhD, professor associado da Faculdade de Ciência Espacial e Física na Universidade de Shandong em Weihai, e primeiro autor do papel.
O titânio é particularmente útil no mapeamento e compreender vulcânica na Lua porque varia tanto na concentração, de menos de 1 por cento em peso de TiO2 para over15 por cento. Essa variação reflete diferenças significativas nas regiões de origem manto que derivam do momento em que o oceano de magma solidificado início em primeiro lugar.
Minerais cristalizar a partir de magma basáltico em uma determinada ordem, explicou Alian Wang, PhD, professor de pesquisa em ciências e planetárias em Artes & Ciências da Universidade de Washington. Tipicamente, o primeiro a cristalizar minerais são dois magnésio- e ricos em ferro (olivina e pyroxene) que são um pouco mais denso que o magma, e afundar-se através dele, em seguida, um mineral (feldspato plagioclase), que é menos densa e flutua para a superfície. Este processo de separação por cristalização levou à formação do manto e crosta da Lua como o oceano de magma resfriado.
O titânio terminou em um mineral chamado ilmenita (FeTiO3) que normalmente não cristaliza até uma fase muito tardia, quando talvez apenas 5 por cento da massa fundida original permanece. Quando finalmente cristalizado, o material rico em ilmenite, que também é densa, afundou-se no manto, formando áreas de Ti enriquecimento.
"A distribuição de titânio variável na superfície lunar sugere que o interior da Lua não era homogeneizado", disse Jolliff. "Nós ainda estamos tentando descobrir exatamente como isso aconteceu. Possivelmente houve grandes impactos durante a fase de oceano de magma que interrompeu a formação do manto."
A história tem uma reviravolta que também ressalta a importância de verificar os dados orbitais contra a verdade chão. Os dados de sensoriamento remoto para local de pouso da Chang'e-3 mostrou que era rica em olivina, bem como titânio.
Isso não faz sentido, Wang disse, porque olivina normalmente cristaliza cedo ea ilmenite rico em titânio cristaliza tarde. Encontrar uma rocha que é rica em ambos é um pouco estranho.
Mas Yutu resolvido este mistério também. Na olivina, o silício é emparelhado com qualquer um de magnésio ou de ferro, mas a proporção entre esses dois elementos é muito variável em diferentes formas do mineral. A olivina formadoras de início seria magnésio rico, enquanto a olivina detectado por Yutu tem uma composição que varia de intermediário em ferro para rico em ferro.
"Isso faz mais sentido", disse Jolliff, "porque olivina enriquecida com ferro e ilmenite são mais prováveis de ocorrer em conjunto.
"Você ainda tem que explicar como você chegar a um one-way rico em olivina e ricos em ilmenita rock. De fazer isso seria misturar, ou hibridizam, duas fontes diferentes", disse ele.
Os cientistas inferir que no final do magma oceano-cristalização, piroxênio rico em ferro e ilmenite, que formou tarde e no limite crosta-manto, poderia ter começado a afundar. e olivina rica em magnésio early-formada pode ter começado a subir. Como isso ocorreu, os dois minerais pode ter misturado e hibridado.
"Tendo em conta estes dados, que é a nossa interpretação", disse Jolliff.
Em qualquer caso, é evidente que esses recém-basaltos caracterizadas revelar uma Lua mais diversificado do que aquele que surgiu a partir de estudos seguintes as missões Apollo e Luna. O sensoriamento remoto sugere que há basaltos ainda mais jovens e ainda mais diversificadas na Lua, esperando para futuros exploradores robóticos ou humanos para investigar, disse Jolliff.
O Galaxy diário via Washington University / St Louis
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