Chang’E-5-Proben zeigen, wie junger Vulkanismus auf dem Mond entstanden ist

Eine neue Studie unter der Leitung von Prof. Chen Yi vom Institut für Geologie und Geophysik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften (IGGCAS) gibt eine Antwort auf die Frage, wie es zu jungem Vulkanismus auf dem Mond kam.

Die Forscher fanden heraus, dass eine Schmelzpunkterniedrigung des Mantels aufgrund des Vorhandenseins schmelzbarer, leicht schmelzbarer Komponenten jungen Mondvulkanismus erzeugen könnte.

Ihre Ergebnisse wurden in veröffentlicht Wissenschaftliche Fortschritte am 21. Okt.

Die von den Apollo- und Luna-Missionen zurückgebrachten Mondproben sind alle älter als etwa 3 Milliarden Jahre, was Wissenschaftler zu der Annahme veranlasst, dass der Mond seitdem geologisch tot ist. Die neuen Mondproben, die 2021 von Chinas Chang’E-5-Mission zurückgebracht wurden, zeigten jedoch überraschend junge vulkanische Aktivität, die nur 2 Milliarden Jahre alt war.

Für den kleinen felsigen Mond hätte die Hitze, die die vulkanische Aktivität antreibt, lange vor diesen Eruptionen vor 2 Milliarden Jahren verloren gehen müssen.

So was ist los? Wissenschaftler haben zuvor spekuliert, dass entweder ein erhöhter Wassergehalt oder wärmeerzeugende Elemente im Mondinneren den Vulkanismus in der späten Lebensphase des Mondes angetrieben haben könnten. Aber die kürzlich veröffentlichten Chang’E-5-Daten in Natur haben diese einst führenden Hypothesen ausgeschlossen.

„Das jüngste Schmelzen des Mondmantels kann entweder durch Erhöhen der Temperatur oder Absenken des Schmelzpunkts erreicht werden. Um dieses Problem besser zu verstehen, sollten wir die Temperatur und den Druck schätzen, bei denen der junge Vulkanismus entstanden ist“, sagte Prof. Chen.

Die Forscher führten eine Reihe von fraktionierten Kristallisations- und Mondmantelschmelzsimulationen durch, um 27 wertvolle Chang’E-5-Basaltklasten mit Apollo-Basalten zu vergleichen. Sie fanden heraus, dass das junge Magma aus der Chang’E-5-Quelle einen höheren Calciumoxid- und Titandioxidgehalt hatte als ältere Apollo-Magmen.

„Dies ist ein faszinierendes Ergebnis, das auf einen signifikanten Beitrag von Mondmagma-Ozeankumulationen im Spätstadium zur Vulkanformation Chang’E-5 hinweist“, sagte Dr. Su Bin, Erstautor der Studie.

Da die Magma-Ozean-Kumulate des Mondes im Spätstadium reich an Kalzium-Titan sind und leichter schmelzen als frühe Kumulate, könnte das Hinzufügen dieser schmelzbaren Komponenten zum Mondinneren durch gravitationsbedingte Mantelumwälzung die Mantelschmelztemperatur effizient reduziert und so den jungen Mond ausgelöst haben Vulkanismus.

„Wir entdeckten, dass das Chang’E-5-Magma in ähnlichen Tiefen produziert wurde, aber 80 Grad Celsius kühler als ältere Apollo-Magmen. Das bedeutet, dass der Mondmantel eine anhaltende, langsame Abkühlung von 80 Grad Celsius von etwa 3 Milliarden Jahren auf 2 Milliarden Jahre erfuhr vor“, sagte Dr. Su.

Diese Arbeit liefert Beweise für den ersten brauchbaren Mechanismus zur Erklärung des jungen Vulkanismus auf dem Mond, der mit den neu zurückgegebenen Chang’E-5-Proben kompatibel ist. Diese Studie kann Planetenwissenschaftlern helfen, die thermische und magmatische Entwicklung des Mondes besser zu verstehen.