Китайские геологи предложили наиболее вероятное объяснение необычно поздней вулканической активности на Луне. Ключевую роль в этом сыграли различия в составе лунных пород, доставленных на Землю миссиями «Аполлон» и «Чанъэ-5».
Изучение вулканической активности на естественном спутнике Земли представляет огромный интерес для научного сообщества. В настоящее время извержения на Луне не происходят и невозможны, поскольку ее недра, по сути, затвердели. Однако, раньше это не так. Особенно важно, что время окончания вулканической активности в прошлом позволяет оценить внутреннее строение Луны и процессы, определившие ее формирование.
Существуют убедительные доказательства того, что около 2,8–2,9 миллиарда лет назад вулканическая активность на Луне практически остановилась. Этот факт подтверждается, в частности, данными, собранными в рамках американской программы «Аполлон» и советскими луноходами серии «Луна». В 2020 году китайская автоматическая миссия «Чанъэ-5» доставила на Землю образцы лунного грунта, в которых присутствовали вулканические породы возрастом 2,03 миллиарда лет назад.
Объяснить такой значительный хронологический разрыв представлялось необходимым. В упрощенном виде логика китайских ученых заключалась в следующем: для извержения требуется расплавленная порода, что подразумевает высокие температуры и давление в недрах. Почти миллиард лет Луна не могла поддерживать стабильную температуру в своей мантии. Гипотеза о разогреве за счет распада радионуклидов в породах с высоким содержанием воды была предложена, однако она не подтверждается данными миссии «Чанъэ-5». Единственным оставшимся вариантом было пониженное температура плавления базальтов, полученных китайским аппаратом.
Специалисты из Института геологии и геофизики Китайской академии наук взялись за проверку этой гипотезы ( IGGCAS). В ходе исследований ученые провели серию экспериментов по плавлению в условиях, имитирующих лунную мантию, и частичной кристаллизации фрагментов базальтовых пород, полученных с помощью бура «Чанъэ-5». Полученные данные были сопоставлены с результатами, полученными при работе с образцами грунта, доставленного американскими астронавтами.
Базальты, собранные в районах посадки миссий «Аполлон», имели температуру плавления на 80 градусов Цельсия выше средней. Напротив, образцы пород, доставленные аппаратом «Чанъэ-5», характеризовались более низкой температурой плавления. Эта разница, вероятно, связана с более высоким содержанием оксида кальция и диоксида титана в базальтах, полученных китайской миссией. Результаты исследования и их детальное описание были опубликованы в научном журнале Science Advances.
Поздний вулканизм, таким образом, объясняется наличием чуть более легкоплавких пород в лунной мантии. Около трех миллиардов лет назад недра спутника остыли до температур, близких к точке кристаллизации магмы. Последовательно все менее тугоплавкие породы застывали и все реже выходили на поверхность. Судя по всему, тот грунт, что собрал «Чанъэ-5» — последнее свидетельство извержений на Луне, позднее даже самая легкоплавкая магма остыла и превратилась в базальт. Эту гипотезу пока нельзя считать стопроцентно доказанной, она требует дополнительных данных. Но на сегодняшний день это наиболее логичное и полное объяснение столь позднего вулканизма на Луне.