Геохимики провели сравнение различных моделей внутреннего строения Луны
Ученые Института геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского Российской академии наук (ГЕОХИ РАН) совместно с коллегами из Японии провели исследование, в рамках которого оценили возможность согласования между собой геофизических и геохимических моделей глубинного строения Луны. Полученные результаты указывают на возможные различия в составе силикатных оболочек Земли и Луны, несмотря на их изотопное сходство.
Прямая информация о составе недр Луны отсутствует. При этом существуют определенные противоречия между результатами моделирования. Геофизические модели указывают на обогащенность лунной мантии кремнеземом (SiO2, ~50 мас. %) и оксидом железа (11–13% FeO) по отношению к составу силикатной части Земли. В то время как геохимические модели, основанные на анализе лунных морских базальтов и получившие популярность в экспериментах по кристаллизации лунного магматического океана, дают ~45 мас. % SiO2 с разными концентрациями тугоплавких оксидов (СаО, Al2O3) и FeO.
«Несмотря на высокую степень сходства земного и лунного вещества по изотопному составу ряда элементов, состав силикатных оболочек Земли и ее спутника, вероятно, различается в отношении главных элементов, что свидетельствуют о необходимости продолжения поиска потенциального консенсуса между геофизическими и геохимическими моделями», — прокомментировал один из авторов исследования, главный научный сотрудник лаборатории термодинамики и математического моделирования природных процессов ГЕОХИ РАН, член-корреспондент РАН Олег Кусков.
В работе авторы рассмотрели влияние химического состава и минералогии различных композиционных моделей на сейсмическую и плотностную структуру лунных недр в сочетании с расчетами фазового равновесия. Результаты показали, что геофизические модели с высоким содержанием кремнезема лучше согласуются с сейсмическими данными миссий космической программы НАСА «Аполлон», которые до сих пор остаются ключевым источником информации о внутреннем строении Луны. В соответствии с этими моделями, основным минералом мантии Луны является ортопироксен, а не оливин, как предполагалось ранее. Данные дистанционного зондирования японской миссии «Кагуя» и китайской «Чанъэ-4» и анализ образцов, доставленных «Чанъэ-4», подтверждают преобладание пироксена в лунных породах.
По мнению авторов, лунная мантия скорее всего имеет дифференцированный характер, причем верхняя ее часть обеднена Ca и Al по сравнению с нижней. Предполагаемые составы содержат значительно больше FeO и SiO2, чем основная силикатная Земля, что, как отмечают ученые, плохо согласуется с существующими теориями формирования и эволюции Луны, включая гипотезу ее происхождения из пиролитовой мантии Земли в результате гигантского столкновения.
Исследование выполнено при финансовой поддержке Минобрнауки России.