Naukowcy w końcu odkryli, co znajduje się w sercu Księżyca: solidna kula żelaza o gęstości podobnej do wewnętrznego jądra Ziemi. Odkrycie, opublikowane w czasopiśmie Nature w maju 2023 r., rozwiązało długotrwałą debatę i rzuca światło na historię Księżyca, potencjalnie dostarczając wskazówek na temat wczesnego Układu Słonecznego.
Przez dziesięciolecia badacze debatowali, czy jądro Księżyca jest całkowicie płynne, czy też zawiera stałą warstwę wewnętrzną. Misje Apollo dostarczyły pewne dane sejsmiczne dotyczące trzęsień ziemi na Księżycu, ale ich rozdzielczość była zbyt niska, aby ostatecznie określić stan jądra. Modele z jądrami w pełni płynnymi i częściowo stałymi równie dobrze pasują do dostępnych informacji.
Aby uzyskać jaśniejszy obraz, astronom Arthur Briat i jego zespół z francuskiego Narodowego Centrum Badań Naukowych połączyli dane z różnych źródeł:
- Eksperymenty z laserowym pomiarem odległości na Księżycu: Eksperymenty te śledzą dokładną odległość między Ziemią a Księżycem, wykrywając subtelne zmiany spowodowane interakcjami grawitacyjnymi.
- Misje kosmiczne: Dane z różnych misji kosmicznych przyczyniły się do wszechstronnego zrozumienia cech fizycznych Księżyca.
- Metody modelowania: Wykorzystując zaawansowane modele komputerowe, naukowcy porównali różne składy rdzenia z zebranymi danymi obserwacyjnymi.
Modele, które najlepiej pasują do zaobserwowanych danych, wskazały na kilka kluczowych wniosków:
- Wzburzenie głębokiego płaszcza: Modele sugerują aktywną cyrkulację w głębokich warstwach płaszcza Księżyca – gęstsze materiały opadają w kierunku centrum, a mniej gęste materiały unoszą się. Proces ten, znany jako wstrząsy, wyjaśnia rozmieszczenie niektórych pierwiastków w obszarach wulkanicznych na Księżycu. Zespół Brii dodaje kolejne dowody na tę teorię.
- Struktura podobna do Ziemi: Dane w sposób najbardziej przekonujący potwierdzają strukturę jądra niezwykle podobną do ziemskiej: płynne jądro zewnętrzne otaczające stałe jądro wewnętrzne.
Promień jądra zewnętrznego szacuje się na około 362 kilometry, a jądra wewnętrznego na około 258 kilometrów, co stanowi około 15% całkowitego promienia Księżyca. Gęstość tego wewnętrznego jądra zawierającego żelazo wynosi około 7822 kilogramów na metr sześcienny, czyli jest zbliżona do gęstości wewnętrznego jądra Ziemi.
Odkrycie nawiązuje do badań przeprowadzonych wcześniej w 2011 roku przez naukowca z NASA Renee Webera, która również znalazła dowody na istnienie stałego jądra wewnętrznego, korzystając z zaawansowanej analizy sejsmologicznej danych z programu Apollo. Zespół Brii jeszcze bardziej potwierdza ten wniosek.
Konsekwencje dla zrozumienia Księżyca są głębokie: obecność skalistego jądra wewnętrznego ma istotne implikacje dla tego, jak i dlaczego Księżyc utracił swoje pole magnetyczne miliardy lat temu. Pole magnetyczne powstaje w wyniku ruchu i konwekcji stopionego materiału w jądrze, dlatego skład jądra Księżyca jest kluczem do rozwiązania tej zagadki.
Przyszłe misje księżycowe obiecują bardziej bezpośrednie badania sejsmiczne, które ostatecznie potwierdzą te ustalenia.
