Ay’ın iç kısmının, çekirdek-manto sınırının üzerinde granat bakımından zengin bir ay mantosunu ve bu çalışmada araştırılan sentetik ay mantosu kümesinin bir resmini içeren şematik gösterimi. Kaynak: Jeodinamik Araştırma Merkezi, Ehime Üniversitesi
Araştırmacılar, ses hızlarının Ay’ın derin iç kısmının sismik profilleriyle uyuşup uyuşmadığını belirlemek için garnet açısından zengin Ay kaya topluluklarını sentezlediler.
Yüksek basınç deneyleri kullanarak, garnet varlığının 740-1260 km derinliklerde gözlenen sismik verilerle uyumlu olduğu sonucuna vardılar ve bu, garnetin Ay’ın yapısı ve dinamiğinde önemli bir rol oynadığını gösteriyor.
Ay’ın İç Yapısı ve Garnet Varlığı
Günümüzdeki Ay’ımız, olivin ve piroksen gibi minerallerden oluşan bir manto (örn. Ol+Px manto) ve altında bir kabuk kabuğu bulunan merkezi bir metalik çekirdek içeren bir iç yapıya sahiptir (örn. Wieczorek vd. 2006). Ay’ın iç yapısına dair böyle bir resim, geri dönen ay örneklerinin analizlerinden ve Ay’a yapılan görevler sırasında toplanan derin sismik olayların kayıtlarından oluşturulmuştur (örn. Weber vd., 2011).
Literatür zenginliğine rağmen, ay mantosunun daha derin kısmında garnet (Gt) varlığına ilişkin uzun süredir devam eden bir tartışma vardır. Garnetin varlığı üzerine düşünüldüğünde, ilk olarak elli yıl önce ortaya atılan (örn. Anderson, 1975) temel soru cevapsız kalmıştır: Garnet içeren gerçekçi ay kümelerindeki laboratuvarda ölçülen ses hızları, derin ay iç kısmının sismik profilleriyle uyumlu mudur?
Araştırma Metodolojisi ve Deneysel Kurulum
Bu soruya yanıtlar sağlamak için Ehime’nin araştırmacıları ilk olarak Geodynamics Araştırma Merkezi’ndeki çoklu örs pres cihazı “ORANGE-2000” kullanarak yüksek basınç ve yüksek sıcaklıklarda granat bakımından zengin ay kaya topluluklarını (Ol+Px+Gt örneği) sentezlediler. Bu örnekler daha sonra Bahar-8Hyogo Eyaletinde bulunan Büyük Ölçekli Senkrotron Radyasyon Tesisi’nde, Yüksek Basınç ve Yüksek Sıcaklık ışın hattı BL04B1’de deneyler gerçekleştirildi.
Burada araştırmacılar, ay kaya topluluğunu, ay’ın derin iç kısmındakine benzer basınç ve sıcaklık koşullarına tabi tutarken, ay kaya topluluğundaki ses dalgalarının yayılma hızını ölçtüler. Deney sonuçlarını bir modelleme bileşeniyle birleştiren araştırmacılar, büyük miktarda garnet içeren ay topluluklarındaki ses hızlarının, 740-1260 km derinlikler arasındaki Ay’ın derin iç kısmının sismik ve yoğunluk profilleriyle uyumlu olduğu sonucuna vardılar.
Ayrıca, çok az veya hiç garnet içermeyen kaya topluluklarının, o derinliklerde gözlemlenen ay mantosunun sismik hızlarını ve yoğunluklarını açıklamasının muhtemel olmadığını buldular.
Bulguların Ay Çalışmaları Üzerindeki Etkileri
Bu ilgi çekici sonuçlar, Ay’ın bileşimi ve oluşumu (örneğin Jing vd., 2022), iç sıcaklığı ve ayrıca ay çekirdeği ve artık işlevini yitirmiş ay dinamosu için çıkarımlar da dahil olmak üzere Ay ve iç dinamikleri için önemli çıkarımlara sahiptir.
Referans: “Ay mantosu kümelerindeki ses hızları, aynı anda yüksek basınç ve sıcaklıklarda: Ay’ın derin iç kısmında garnetin varlığına dair çıkarımlar” Marisa C. Wood, Steeve Gréaux, Yoshio Kono, Sho Kakizawa, Yuta Ishikawa, Sayako Inoué, Hideharu Kuwahara, Yuji Higo, Noriyoshi Tsujino ve Tetsuo Irifune, 4 Haziran 2024, Dünya ve Gezegen Bilimi Mektupları.
DOI: 10.1016/j.epsl.2024.118792