‘Slushy’ magma okyanusu, Ay’ın kabuğunun oluşumuna yol açtı

Bilim adamları, ‘slushy’ bir magma okyanusunun donmasının, Ay’ın kabuğunun bileşiminden nasıl sorumlu olabileceğini göstermiştir.

Cambridge Üniversitesi ve Ecole normale supérieure de Lyon’dan bilim adamları, ay ‘slush’ donup katılaştıkça kristallerin yüz milyonlarca yıl boyunca sıvı magma içinde asılı kaldığı yeni bir kristalizasyon modeli önerdiler. Sonuçlar dergide rapor edilir Jeofizik İnceleme Mektupları.

Elli yıldan fazla bir süre önce, Apollo 11 astronotları, Ay Dağlık Bölgesi’nden örnekler topladı. Ay’ın çıplak gözle görülebilen bu geniş, soluk bölgeleri, anortozit adı verilen nispeten hafif kayalardan oluşur. Anortozitler, Ay tarihinin başlarında, 4,3 ila 4,5 milyar yıl önce oluştu.

Magmanın kristalleşmesiyle oluşan benzer anortozitler, Dünya’daki fosilleşmiş magma odalarında bulunabilir. Bununla birlikte, Ay’da bulunan büyük hacimlerde anortozit üretmek, devasa bir küresel magma okyanusu gerektirecekti.

Bilim adamları, Ay’ın iki protoplanet veya embriyonik dünya çarpıştığında oluştuğuna inanıyor. Bu iki protoplanetten daha büyük olanı Dünya, daha küçüğü Ay oldu. Bu çarpışmanın sonuçlarından biri Ay’ın çok sıcak olmasıydı – o kadar sıcaktı ki tüm mantosu erimiş magma ya da bir magma okyanusuydu.

Ecole normale supérieure’den ortak yazar Chloé Michaut, “Apollo döneminden beri, ay kabuğunun sıvı magma okyanusunun yüzeyinde yüzen hafif anortit kristalleri ile okyanus tabanında katılaşan daha ağır kristaller tarafından oluşturulduğu düşünülüyordu” dedi. de Lyon. “Bu ‘yüzdürme’ modeli, Ay Yaylalarının nasıl oluşmuş olabileceğini açıklıyor.”

Ancak, Apollo görevlerinden bu yana birçok ay meteoritleri analiz edildi ve Ay’ın yüzeyi kapsamlı bir şekilde incelendi. Ay anortozitleri, bileşimlerinde orijinal Apollo örneklerinden daha heterojen görünmektedir; bu, sıvı okyanusun tüm anortozitlerin ortak kaynağı olduğu bir yüzdürme senaryosu ile çelişmektedir.

Anortozit yaş aralığı -200 milyon yıldan fazla- karakteristik katılaşma süresi 100 milyon yıla yakın olan, esasen sıvı magmadan oluşan bir okyanusla uzlaştırmak zordur.

Cambridge Üniversitesi’nden yardımcı yazar Profesör Jerome Neufeld, “Ay’daki anortozitlerin yaşları ve bileşimleri ve kristallerin katılaşan magmaya nasıl yerleştiği hakkında bildiklerimiz göz önüne alındığında, ay kabuğu başka bir mekanizma yoluyla oluşmuş olmalı” dedi. Uygulamalı Matematik ve Teorik Fizik.

Michaut ve Neufeld, bu mekanizmayı tanımlamak için matematiksel bir model geliştirdi.

Ayın düşük yerçekiminde, özellikle konveksiyonlu magma okyanusu tarafından güçlü bir şekilde karıştırıldığında, kristalin çökmesi zordur. Kristaller kristal bir bulamaç olarak asılı kalırsa, bulamacın kristal içeriği kritik bir eşiği aştığında, bulamaç kalınlaşır ve yapışkan hale gelir ve deformasyon yavaşlar.

Kristal içeriğindeki bu artış, en çarpıcı şekilde, sulu magma okyanusunun soğutulduğu yüzeye yakın bir yerde meydana gelir, bu da sıcak, iyi karışmış sulu bir iç kısım ve yavaş hareket eden, kristal açısından zengin bir ay ‘kapağı’ ile sonuçlanır.

Neufeld, “Ay kabuğunun, hafif, anortitle zenginleştirilmiş eriyik aşağıdaki konveksiyonlu kristal bulamaçtan süzülerek oluşturduğu bu durgun ‘kapakta’ olduğuna inanıyoruz” dedi. “Erken magma okyanusunun soğumasının, kristallerin bir sulu makinedeki kristaller gibi, bir bulamaç olarak askıda kaldığı çok güçlü konveksiyona yol açtığını öneriyoruz.”

Zenginleştirilmiş ay yüzeyi kayaları, muhtemelen kapak içindeki magma odalarında oluşmuş, bu da onların çeşitliliğini açıklıyor. Sonuçlar, ay kabuğu oluşumunun zaman ölçeğinin, ay anortozitlerinin gözlenen yaşlarına karşılık gelen birkaç yüz milyon yıl olduğunu göstermektedir.

Seri magmatizma başlangıçta ay anortozitlerinin oluşumu için olası bir mekanizma olarak önerildi, ancak sulu model nihayetinde bu fikri küresel bir ay magma okyanusununkiyle uzlaştırıyor.