Na południowych wyżynach Księżyca nie znajdziemy śladów lawy. Są one ostatnim miejscem, które podejrzewalibyśmy o aktywność wulkaniczną. Dzięki analizie składu chemicznego powierzchni potwierdzono jednak obecność związków pochodzenia wulkanicznego n.in. w rejonie krateru Gemma Frisius. Te z pozoru mało efektowne odkrycia pozwalają nieco lepiej zrozumieć geologiczną historię Księżyca oraz ewolucję jego powierzchni.

Skład chemiczny skał to nie wszystko. W kraterze Gemma Frisius odkryto istnienie stożka wulkanicznego i krateru otoczonego cząstkami rozpylonej przez erupcję lub uderzenie, zastygającej lawy (więcej na ten temat tutaj). Gemma Frisius jest sporą (88 km średnicy) i bardzo starą formacją, której wiek szacowany jest na 4,55 do 3,85 mld lat. Trwającej kilkaset milionów lat erozji towarzyszyło wydobywanie się na powierzchnię magmy, gromadzącej się w głębi księżycowej skorupy. Co ją ogrzewało i doprowadzało do jej wytapiania?

DESLANDRES 2020-04-30
30 kwietnia 2020 r. W centrum zdjęcia, na granicy terminatora widoczny gigantyczny krater Deslandres o średnicy 235 km. Region Gemma Frisius widoczny jest na prawo od niego. SW 120ED.

Pierwotnym źródłem aktywności wulkanicznej na Księżycu mógł być m.in. rozpad pierwiastków radioaktywnych – potasu-40, uranu i toru. Potwierdza to obecność zawierającego je komponentu KREEP w bazaltowych skałach Oceanu Burz i dużych basenów „morskich”. Izolowane ogniska skał zawierających ten składnik odnajdywane są jednak także w innych rejonach Księżyca.

Jedno z takich ognisk odpowiada za uformowanie wulkanicznych obiektów Gemma Frisius. Ostateczny wygląd nadał im prawdopodobnie materiał piroklastyczny. W jaki sposób? Otóż wypierana z racji mniejszej gęstości magma, wyrzucana była ponad powierzchnię zastygając w kuliste cząstki, gromadzące się z czasem w formę stożka wulkanicznego. Być może rozpylanie materiału piroklastycznego jest także przyczyną formowania się ciemnego „halo” wokół kraterów – również uderzeniowych. Mogło do niego dochodzić pod wpływem erupcji lub uderzenia meteorytu.

Gdzie się podziała lawa?

Każdy z tych procesów wymagał obecności płynnej magmy pod księżycową powierzchnią. Towarzyszył im zatem zapewne także jej wypływ. Lawa musiała pokryć okoliczne tereny. Zalewała ona kratery uderzeniowe, podobnie jak to miało miejsce w wypadku wielkich niecek mórz księżycowych na północy. Dlaczego zatem nie obserwujemy na południu ciemnych rejonów zastygłej, bazaltowej lawy?

Jej wypływ następował prawdopodobnie w czasie intensywnego bombardowania powierzchni Księżyca, co powodowało mieszanie się wulkanicznych skał z materiałem wyrzutowym. Następnie południowa część widocznej z Ziemi tarczy Księżyca mogła zostać pokryta materiałem wyrzuconym podczas gigantycznych kolizji, które odpowiadają za powstanie wielkich basenów mórz na północy.

Do niedawna przyjmowano, że procesy wulkaniczne zakończyły się na Księżycu około miliarda lat temu, jednak dziś mówi się o zaledwie 50 milionach lat (lub mniej!). W kraterze Gemma Frisius trwały one na mniejszą skalę jeszcze po przykryciu tego rejonu przez wyrzutowe pozostałości po wielkim bombardowaniu, doprowadzając do powstania opisanych na wstępie formacji.

Region Gemma Frisius a geneza księżycowego wulkanizmu

Występowanie toru na Księżycu
Koncentracje toru na powierzchni Księżyca na podstawie danych z sondy Lunar Prospector. Żółty okrąg wskazuje rejon krateru Gemma Frisius. Występowanie toru jest mocno skorelowane z obecnością składnika KREEP. Źródło: NASA

Patrząc na mapę rozkładu toru, któremu towarzyszy występowanie skał bogatych w komponent KREEP, zagadka księżycowego wulkanizmu wydaje się być rozwiązana. Widzimy, że główne koncentracje KREEP przypadają na „morskie” tereny zalane bazaltową lawą, w tym przede wszystkim najmocniej kojarzony z aktywnością wulkaniczną Ocean Burz. Wniosek nasuwa się sam: za wytapianie magmy na tych obszarach odpowiadał rozpad zawartych w niej izotopów…

A jednak hipotezy wiążące pochodzenie formacji wulkanicznych z radioaktywnością nie są uniwersalnym wytłumaczeniem całej wulkanicznej aktywności Księżyca. Oczywiście lawa pokrywająca dziś baseny mórz i gigantyczną nieckę Oceanu Burz musiała być poddawana jakimś mechanizmom ogrzewania i wytapiania. Jednak co to były za mechanizmy? Czy był to wyłącznie rozpad promieniotwórczy w skałach bogatych w KREEP? A może korelacja między występowaniem komponentu KREEP a widocznymi śladami aktywności wulkanicznej wynika z faktu, że ślady te powstały już po „wielkim bombardowaniu” i nie zostały po prostu w jego wyniku zniszczone? Być może w innych miejscach – choćby na południu – istniały równie dobitne ślady wulkanizmu opartego o inne mechanizmy, które zostały zatarte przez bombardowanie oraz przykryte materią wyrzucaną w jego wyniku?

Warto też pamiętać, że wytapianie materiału skalnego towarzyszyło procesowi formowania się księżycowej skorupy od bardzo wczesnych etapów ewolucji. Pierwotne stopienie magmy mogło zostać spowodowane „wielkim zderzeniem”, które doprowadziło do powstania układu Ziemia-Księżyc. Za ogrzewanie magmy odpowiadać mógł też początkowo proces akrecji materii, znajdującej się w sąsiedztwie formującego się Księżyca. Przyjmuje się, że zanim doszło do uformowania się dzisiejszych „mórz”, Księżyc otaczał magmowy „wszechocean” o głębokości kilkuset kilometrów! Początki obecności składnika KREEP sięgają prawdopodobnie tych odległych czasów.

Czy księżycowe wulkany jeszcze wybuchną?

Wszystko to każe zapytać, czy pomiędzy kolejnymi etapami geologicznej i wulkanicznej historii Księżyca można postawić jakieś sztywne granicę? A może zazębiają się one, a mechanizmy odpowiedzialne za ogrzewanie magmy i aktywność wulkaniczną nakładają się i uzupełniają?

Pamiętać trzeba także, że pojęcie „wulkanizm” nie ogranicza się do erupcji magmy, ale obejmuje całość procesów związanych z wytapianiem materiału skalnego i jego transportem na powierzchnię. Uderzenia meteorytów prowadzące np. do wyrzutu magmy zalegającej pod cienką powierzchnią są w pewnym sensie również elementem procesu wulkanicznego. Prowadzą wszak do wydostania się ciekłej magmy na zewnątrz, mogą odpowiadać za formowanie się cząstek piroklastycznych tworzących np. ciemne halo wokół kraterów uderzeniowych.

Dziś wulkany na Księżycu rozpalają jedynie wyobraźnię. Jednak czy izolowana, lokalna aktywność wulkaniczna nie jest możliwa jeszcze dzisiaj? Chciałoby się wierzyć, że księżycowy glob nie jest całkiem martwy, wygasły. Że będzie nam jeszcze dane zaobserwować na nim coś więcej, niż tylko wędrówkę przesuwających się z miesięczną regularnością cieni…

Tymczasem analiza otoczenia niewielkich formacji wulkanicznych odkrytych dzięki obrazom uzyskanym z orbitera LRO pokazuje, że obiekty te były aktywne jeszcze w czasach, gdy na Ziemi ssaki zaczynały wypierać dinozaury. Zaskakujące przesunięcie szacunków dotyczących wygaśnięcia księżycowych procesów wulkanicznych o prawie miliard lat, do czasów niemal nam współczesnych z geologicznego punktu widzenia pokazuje, że może to nie być ostatnie słowo naukowców. Próby jednoznacznego kwitowania księżycowego wulkanizmu wydają się zatem ryzykowne i przedwczesne. Bardzo możliwe, że i sam Księżyc nie powiedział tu jeszcze ostatniego słowa!

Zobacz także

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *