Химический состав, минералогия и физические свойства мантии Луны
12 марта 2025 г.
В Институте геохимии и аналитической химии им. В. И. Вернадского РАН провели исследования химического состава мантии Луны.
На основе геолого-геофизических данных космических аппаратов и методов физико-химического моделирования ученые предложили два новых класса моделей химического состава Луны: модели Е с земными концентрациями CaO и Al2О3 (Earth-like models) и модели М с более высоким содержанием тугоплавких оксидов (Moon-like models). Результаты опубликованы в Geochemistry International.
Основным источником информации о химическом составе и физическом состоянии лунных недр являются сейсмические эксперименты экспедиций Аpollo, геолого-геофизические и гравитационные данные космических аппаратов, геохимические и изотопные исследования образцов лунного грунта. Несмотря на высокую степень сходства земного и лунного вещества по изотопному составу ряда элементов, вопрос о сходстве и/или различии состава силикатных оболочек Земли и ее спутника в отношении главных элементов остается нерешенным. В работе проведено обобщение петролого-геохимических, геофизических и космохимических данных, позволяющее получить достаточно жесткие ограничения на внутреннее строение и химическую дифференциацию Луны на оболочки.
Исследователи показали, что доминирующим минералом SiO2-FeO-обогащенной (оливин-пироксенитовой) верхней мантии Луны является ортопироксен, а не оливин, что подтверждается данными сейсмического зондирования по программе Apollo и поддерживается анализом спектральных данных пород ряда ударных бассейнов, полученных в экспериментах космическими аппаратами Kaguya и Chang’E-4. Эти данные говорят о стратифицированной, слоистой структуре верхней мантии Луны и подчеркивают, что низкокальциевый пироксен и оливин являются ключевыми компонентами минералогии Луны, образовавшимися при кристаллизации магматического океана.
Утверждается, что одновременное обогащение Луны кремнеземом и закисным железом по отношению к пиролитовой мантии Земли несовместимо с образованием Луны в результате гигантского столкновения из земного вещества или ударного тела (тел) хондритового состава. Это становится таким же препятствием в современных сценариях формирования Луны, как и сходство в изотопных составах лунных и земных образцов. Обсуждается проблема, как вместить эти разные геохимические факторы в прокрустово ложе космогонических моделей формирования системы Земля – Луна.
Результаты исследования представляют интерес для выяснения особенностей вещественной структуры мантии Луны будущими космическими миссиями по изучению тел Солнечной системы.
Источник: ГЕОХИ РАН.