Задълбочено изследване, публикувано през май 2023 г., установи, че вътрешното ядро на Луната всъщност е твърда топка с плътност, подобна на тази на желязото. Изследователите се надяват, че това ще помогне за разрешаването на дългогодишния дебат дали вътрешното сърце на Луната е твърдо или разтопено, и ще доведе до по-точно разбиране на историята на Луната – а оттам и на Слънчевата система.
Проучването на вътрешния състав на обектите в Слънчевата система се осъществява най-ефективно чрез сеизмични данни. Начинът, по който акустичните вълни, генерирани от земетресенията, преминават през и се отразяват от материала във вътрешността на планета или луна, може да помогне на учените да създадат подробна карта на вътрешността на естествения спътник на Земята.
Случва се да разполагаме с лунни сеизмични данни, събрани от мисията "Аполо", но тяхната разделителна способност е твърде ниска, за да се определи с точност състоянието на вътрешното ядро на Луната. Знаем, че има флуидно външно ядро, но какво обхваща то, остава предмет на дискусия. Моделите на твърдо вътрешно ядро и на изцяло течно ядро съвпадат еднакво добре с данните от "Аполо".
За да разберат това веднъж завинаги, Брио и колегите му събират данни от космически мисии и експерименти с лазерно измерване на Луната, за да съставят профил на различни лунни характеристики. Сред тях са степента на деформация на Луната от гравитационното ѝ взаимодействие със Земята, промяната на разстоянието до нея и плътността ѝ. След това те проведоха моделиране с различни видове ядра, за да открият кои от тях съответстват най-точно на данните от наблюденията.
Учените направиха няколко интересни заключения.
Първо, моделите, които най-много приличат на това, което знаем за Луната, описват активно преобръщане дълбоко в лунната мантия. Това означава, че по-плътният материал във вътрешността на Луната пада към центъра, а по-малко плътният материал се издига нагоре. Тази активност отдавна е предложена като начин да се обясни наличието на определени елементи във вулканичните райони на Луната. Изследванията на екипа добавят още една точка в "за" списъка с доказателства.
И те установиха, че лунното ядро е много подобно на това на Земята – с външен течен слой и твърдо вътрешно ядро. Според тяхното моделиране външното ядро има радиус от около 362 км, а вътрешното ядро - около 258 км. Това е около 15 процента от целия радиус на Луната. Вътрешното ядро, установи екипът, също има плътност от около 7 822 килограма на кубичен метър. Това е много близо до плътността на желязото.
Куриозно е, че през 2011 г. екип, ръководен от планетарния учен от НАСА Маршал Рене Вебер, открива подобен резултат, като използва тогавашните най-съвременни сеизмологични техники върху данни от Аполо за изследване на лунното ядро. Те откриват доказателства за твърдо вътрешно ядро с радиус около 240 км и плътност около 8000 кг на кубичен метър.
Тези резултати, казват Брио и екипът му, са потвърждение на тези по-ранни открития и представляват доста силна аргументация в полза на подобно на Земята лунно ядро. А това има някои интересни последици за еволюцията на Луната.
Знаем, че скоро след образуването си Луната е имала мощно магнитно поле, което е започнало да намалява преди около 3,2 милиарда години. Такова магнитно поле се генерира от движението и конвекцията в ядрото, така че това, от какво е изградено лунното ядро, има дълбоко отношение към това как и защо е изчезнало магнитното поле.
Освен надеждата на човечеството да се завърне на Луната в сравнително кратък срок, може би няма да ни се наложи да чакаме дълго за сеизмично потвърждение на тези открития.
Изследването е публикувано в списание Nature.