Океаны магмы и извержения вулканов. Какой была Луна 3,5 млрд лет назад

Научное сообщество несколько десятилетий было озадачено древней лавой с Луны — высокотитанистыми базальтами. В их составе удивительно высокие концентрации титана, а также магний, железо и кальций с аномальным (для Земли) изотопным составом. И только сейчас удалось разгадать тайну. Об открытии сообщает Бристольский университет (Великобритания), научная статья опубликована в журнале Nature Geoscience.

Образцы окаменевшей древней лавы с поверхности Луны ученые получили в 1960-х и 1970-х годах в ходе миссии «Аполлон». Затем, благодаря специальным спутникам, обнаружили остатки высокотитанистых базальтов по всей Луне.

Авторы исследования предположили, что загадочная порода появилась в результате процессов, коснувшихся магмы, когда-то покрывавшей Луну сплошным океаном. Восстановить предположительный сценарий позволил сложный изотопный анализ образцов застывшей лунной лавы.

«Эта реакция произошла около 3,5 миллиарда лет назад в недрах Луны. Элемент железа, содержавшийся в магме, менялся местами с элементом магния из пород, которые соприкасались с магмой и в этот момент плавились. Это сказалось на химических и физических свойствах», — пояснили в университете.

Огромное раскаленное море постепенно остывало, и в результате вместо жидкой магмы оставалось нагромождение кристаллической руды по всей поверхности планеты. При этом примерно до 2 млрд лет назад на поверхности Луны действовали вулканы, сквозь которые прорывались раскаленные потоки из недр — с тем самым измененным составом. И эта лава становилась высокотитанистыми базальтами.

Но до последнего времени в этом процессе не удавалось восстановить ключевой этап: как вообще магма из недр Луны могла стать такой текучей, чтобы извергаться?

«До сих пор модели не могли воссоздать составы магмы, соответствующие основным химическим и физическим характеристикам высокотитанистых базальтов. Особенно сложно объяснить их низкую плотность, которая позволила им извергаться около 3,5 млрд лет назад», — говорит доктор Мартин Клавер из Института минералогии Мюнстерского университета (Германия).

Ответить на этот ключевой вопрос помогли эксперименты, проведенные международной группой ученых. Используя данные, полученные при изотопном анализе высокотитанистых базальтов и свои расчеты, они смогли подобрать температуру и состав породы таким образом, чтобы она смогла расплавиться до состояния, при котором вещество могло бы извергаться из недр Луны. Кроме того, удалось доказать, что при таких процессах возникали бы реактивные потоки, под воздействием которых и формировались расплавы титана, в итоге попавшие на поверхность в составе лавы.