Zemljina gravitacija mogla je zagrijavati dva područja duboko u Mjesecu i tako pridonijeti njegovoj dugotrajnoj vulkanskoj aktivnosti. Novi računalni model pokazuje da se energija plimnog rastezanja mogla najviše pretvarati u toplinu uz granicu Mjesečeve jezgre i plašta.
Takav mehanizam mogao bi pomoći objasniti kako je Mjesec zadržao uvjete za nastanak magme i nakon što se znatno ohladio. Tamne ravnice koje danas vidimo na njegovoj bližoj strani ostaci su velikih izlijevanja lave.
U radu objavljenom u časopisu Planet Miao Chen, Da Wang i Yun Liu istražili su uvjete od prije približno 3,2 milijarde godina. U model su uključili duboki sloj male viskoznosti, čiji se materijal pod dugotrajnim opterećenjem lakše deformira.
Gravitacija može grijati i čvrsto tijelo
Plimu najčešće povezujemo s podizanjem mora, ali gravitacijske sile deformiraju i čvrsta nebeska tijela. Ako se njihovo naprezanje ponavlja, dio mehaničke energije pretvara se u toplinu. Za takvo zagrijavanje Mjesecu nisu potrebni oceani vode.
Važni su oblik orbite i način na koji stijene u dubini reagiraju na promjenjivo opterećenje. Na izduženijoj se putanji udaljenost od Zemlje jače mijenja, pa se mijenjaju i plimna naprezanja. Isti gravitacijski utjecaj pritom ne stvara jednaku količinu topline u materijalima različitih svojstava.
Autori su u trodimenzionalne simulacije uključili mogući sloj male viskoznosti uz Mjesečevu jezgru. U presjecima modela pojavila su se dva simetrična područja pojačanog zagrijavanja blizu ekvatora. Ondje bi se toplina mogla koncentrirati i poticati uzlazno gibanje materijala u plaštu.
Razlika od stotinu puta
Najizraženiji rezultat dobiven je za snažno izduženu orbitu, s ekscentricitetom 0,5. U tom scenariju područje koje zauzima približno 2,5 posto volumena plašta oslobađa oko 150 gigavata toplinske snage. To je približno četiri puta više nego što se u istom području, prema izračunu, oslobađa radioaktivnim raspadom.
Za ekscentricitet 0,05 plimna snaga pada na približno 1,5 gigavata. Stostruka razlika pokazuje koliko zaključak o količini topline ovisi o pretpostavljenoj orbiti. Vrijednost od 150 gigavata opisuje jedan scenarij simulacije, a ne izmjerenu snagu drevnih Mjesečevih izvora topline.
Tragovi u uzorcima lave
Uzorci misije Chang’e-5 pokazali su da je na Mjesecu bilo vulkanske aktivnosti prije približno dvije milijarde godina. To je znatno kasnije od razdoblja za koje su autori rekonstruirali najsnažnije plimno zagrijavanje. Prema njihovu tumačenju, tadašnji uzlazni tokovi premjestili su dio materijala u pliće dijelove plašta, gdje je poslije mogao sudjelovati u nastanku magme.
Model razmatra i nastanak bazalta bogatih titanijem, kakve su na Zemlju donijele misije Apollo 11 i Apollo 17. Duboki uzlazni tokovi mogli bi prenositi toplinu i mijenjati raspored materijala iz kojeg takve stijene nastaju.
Da bi se duboko zagrijavanje povezalo s erupcijama na površini, potrebno je pratiti i nastanak magme, njezino kretanje te toplinu koja se pritom gubi. Kako navodi izdavač rada Higher Education Press, sadašnje simulacije ne obuhvaćaju u potpunosti te procese. Novi izračuni morat će pokazati koliko je topline moglo stići do plićih slojeva i omogućiti erupcije koje potvrđuju uzorci lave.
