В лаборатории термодинамики и математического моделирования природных процессов Института геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского Российской академии наук (ГЕОХИ РАН) провели исследования химического состава мантии Луны. На основе анализа геолого-геофизических данных космических аппаратов и методов физико-химического моделирования ученые предложили два новых класса моделей химического состава Луны.
Несмотря на высокую степень идентичности земного и лунного вещества по изотопному составу ряда элементов, вопрос о сходстве или различии химического состава глубинных оболочек Земли и ее спутника в отношении главных элементов остается нерешенным. В работе проведено обобщение петролого-геохимических, геофизических и космохимических данных, позволяющее получить достаточно жесткие ограничения на внутреннее строение и химическую дифференциацию Луны на оболочки.
Основным источником информации о химическом составе и физическом состоянии лунных недр являются сейсмические эксперименты экспедиций Аpollo, геолого-геофизические и гравитационные данные советских лунных аппаратов серии «Луна», американских миссий Apollo, Clementine, Lunar Prospector, LRO, GRAIL, японской Kaguya, китайских Chang'E, и индийских Chandrayaan, геохимические и изотопные исследования образцов лунного грунта.
Авторы исследования провели обзор существующих моделей внутреннего строения Луны и предложили два новых класса моделей химического состава мантии Луны: модели Е с земными концентрациями оксидов кальция и алюминия (Earth-like models) и модели М с более высоким содержанием тугоплавких оксидов (Moon-like models).
В работе показано, что доминирующим минералом SiO2-FeO-обогащенной верхней мантии Луны является ортопироксен, а не оливин, что подтверждается данными сейсмического зондирования по программе Apollo и анализом спектральных данных, полученных космическими аппаратами Kaguya (Япония) и Chang’E-4 (Китай).
«Эти данные говорят о стратифицированной, слоистой структуре верхней мантии Луны и подчеркивают, что низкокальциевый пироксен и оливин являются ключевыми компонентами минералогии Луны, образовавшимися при кристаллизации магматического океана», — прокомментировал один из участников исследования главный научный сотрудник лаборатории термодинамики и математического моделирования природных процессов ГЕОХИ РАН, член-корреспондент РАН Олег Кусков.
Наиболее популярной сегодня считается модель происхождения Луны в результате «гигантского столкновения» растущей Земли с телом размером Марса, получившим название Тейя. Однако, авторы отмечают, что одновременное обогащение лунной мантии кремнеземом и оксидом железа противоречит такой модели.
Ученые надеются, что выявленные ими закономерности помогут правильно интерпретировать результаты будущих космических миссий по изучению Луны и других тел Солнечной системы.
Исследование выполнено при финансовой поддержке Минобрнауки России.