Spiegato il mistero del titanio lunare

Perché il titanio si trova principalmente sul lato visibile della Luna? Secondo un’ipotesi proposta nel 2022, inizialmente, quando la Luna era ancora un oceano di magma, la distribuzione del titanio era omogenea. Ma questo è stato spostato verso il lato visibile dopo un massiccio impatto di un asteroide quando il mantello durante il processo di cristallizzazione è stato “capovolto”, il che significa che elementi pesanti, come il titanio, sono saliti in superficie dopo essere migrati verso la Terra. essenza. È lo scenario che oggi sembra confermato da uno studio del campo gravitazionale della Luna condotto da Adrian Broquet, ricercatore del Centro tedesco di aeronautica e spazio (DLR) di Berlino, e dai suoi collaboratori.

Campioni lunari restituiti dalle missioni Apollo Ha dimostrato, da un lato, che alcune rocce lunari sono ricche di titanio e, dall’altro, che alcune di esse sono prive di elementi volatili, che sono elementi leggeri che fuggono facilmente se esposti ad alte temperature. Ciò che il modello sviluppato negli anni ’60 e ’70 ha tentato di spiegare.

L’assenza di elementi volatili è comprensibile se si considera che dopo la collisione con la proto-Terra che diede origine alla Luna, si trattava di un oceano di magma il cui intenso calore fece evaporare gli elementi volatili. La presenza di una grande concentrazione di titanio nelle rocce superficiali è spiegata dal fatto che quando l’oceano di magma si raffredda, si cristallizza. Innanzitutto, minerali molto leggeri, come il plagioclasio, furono cementati per formare la crosta lunare. Poi è stata la volta dell’olivina, che forma il manto lunare. Gli ultimi magmi a cristallizzare sono stati proprio quelli arricchiti di titanio, situati tra la crosta completamente cristallizzata e il mantello attualmente cristallizzato. Mentre si solidificava, le rocce ricche di titanio, più dense del mantello sottostante, migravano verso il nucleo della Luna, dove venivano riscaldate e sollevate per convezione. Questo è ciò che chiamiamo “riflesso del mantello lunare”.

Ma questo modello ha un difetto: non spiega perché il titanio sia concentrato sul lato visibile della Luna. Poi sono emersi tutta una serie di modelli per spiegare questo, e nel 2022, Nan Zhang, ricercatore presso l’Università di Pechino, ha presentato il suo modello. Secondo lui, il gigantesco impatto che ha creato il cratere Aitken, situato nell’esatto opposto del lato visibile, ha interrotto il movimento del titanio durante la riflessione del mantello. Questo impatto creò instabilità nel mantello del lato lontano, provocando la migrazione degli accumuli ricchi di titanio verso il lato visibile in poche decine di milioni di anni. Dopo essersi spostato verso il lato visibile, il metallo affondò più in profondità nel mantello. Poi, parte di questo titanio si sollevò e parte rimase intrappolata nell’affondamento dovuto alla solidificazione del mantello lunare.

Il movimento preciso delle rocce ricche di titanio dipende dalla viscosità del mantello lunare. Questo, legato alla temperatura e alla composizione, è ciò che caratterizza la capacità del mantello di deformarsi… ma questo non è noto. Nan Zhang e i suoi colleghi hanno poi creato mappe che rappresentano la posizione delle rocce ricche di titanio nel sottosuolo in funzione di diversi valori di viscosità. Osservando queste mappe, Adrian Brockett si rese conto di qualcosa di evidente: in una di esse, la distribuzione del titanio corrispondeva esattamente alle anomalie gravitazionali rilevate dai satelliti. La tazza.

Tra il 2011 e il 2012 sono stati lanciati i due satelliti La tazza Orbitava attorno alla Luna per mapparne la gravità. Quando si passa sopra una grande massa, come una montagna, i satelliti vengono leggermente attratti e quindi accelerano. Poiché la distanza tra le due lune viene registrata permanentemente mediante un laser, possiamo misurare questa accelerazione e dedurne la massa responsabile. Così è stata creata una mappa della gravità della Luna. Rivela aree che hanno un grande potenziale gravitazionale, anche se non ce n’è in superficie. Queste anomalie rivelano la presenza di materiale molto denso sotto la superficie. Ancora più sorprendente è che forma un esagono che circonda il lato visibile.

Tuttavia, “abbiamo appena dimostrato che la posizione di queste anomalie gravitazionali corrisponde molto bene al luogo in cui, per una data viscosità, il modello di Nan Chang prevede la presenza di rocce ricche di titanio che sono state subdotte nel mantello”, spiega Adrian Brockett. . . La tazza È stato così possibile scoprire i resti di questi flussi di rocce ricche di titanio che iniziarono ad affondare 4,5 miliardi di anni fa e che rimasero intrappolati mentre la Luna si raffreddava e solidificava. Questo risultato conferma quindi l’idea che la migrazione deve essere avvenuta durante l’inversione del mantello lunare, consentendo di determinare il valore della viscosità, della temperatura e della composizione di quest’ultimo.

Lo studio ci dice anche di più sulla finestra temporale durante la quale si è verificato l’intero processo. “Alcune delle anomalie gravitazionali corrispondenti alle cadute del titanio furono parzialmente distrutte da impatti giganteschi. Il titanio è quindi necessariamente più antico e il più antico di questi impatti avvenne 4,2 miliardi di anni fa, quindi l’inversione avvenne quando la Luna aveva meno di 300 milioni di anni .” Una cronologia che può essere verificata dalle rocce con cui torneranno i pionieri del programma Artemide Che si avventurerà nel bacino Antartico-Aitken.