Er is weinig bekend over de innerlijke structuur van de maan, maar een grote stap voorwaarts werd gemaakt door een wetenschapper van de Universiteit van Rhode Island die experimenten uitvoerde die haar in staat stelden de temperatuur te bepalen op de grens van de kern en de mantel van de maan.

Ze vond de temperatuur tussen de 1, 300 en 1, 470 graden Celsius, dat is aan de bovenkant van een bereik van 800 graden dat eerdere wetenschappers hadden vastgesteld.

"Om de interne structuur van de maan vandaag te begrijpen, we moesten de thermische toestand beter vastleggen, " zei Ananya Mallik, een URI-assistent-professor geowetenschappen die in december 2018 bij de universiteitsfaculteit kwam werken. "Nu hebben we de twee ankerpunten - de kern-mantelgrens en de oppervlaktetemperatuur gemeten door Apollo - en dat zal ons helpen een temperatuurprofiel door de maan te creëren. We hebben dat temperatuurprofiel nodig om de interne toestand te bepalen, structuur en samenstelling van de maan."

De oppervlaktetemperatuur van de Maan is ongeveer -20 C.

Volgens Mallik, de maan heeft een ijzeren kern, zoals die van de aarde, en eerder onderzoek met seismische gegevens had uitgewezen dat tussen de 5 en 30 procent van het materiaal op de grens van de kern en de mantel zich in vloeibare of gesmolten toestand bevond.

"De grote vraag is waarom zouden we op die diepte wat smelt in de maan hebben, ' zei Mallik.

Om deze vraag te beantwoorden, Mallik voerde in 2016 een reeks experimenten uit aan het Beierse onderzoeksinstituut voor experimentele geochemie en geofysica in Duitsland met behulp van een apparaat met meerdere aambeelden dat de hoge druk kan uitoefenen die diep in de maan wordt aangetroffen. Ze maakte een klein monster van materiaal vergelijkbaar met dat op de maan, drukte het in het apparaat op 45, 000 keer de atmosferische druk van de aarde, wat de druk is waarvan wordt aangenomen dat deze bestaat op de kern-mantelgrens van de maan, en gebruikte een grafietverwarmer om de temperatuur van het monster te verhogen totdat het gedeeltelijk smolt.

"Het doel was om te bepalen welk temperatuurbereik een smelt van 5 tot 30 procent zou produceren, die ons het temperatuurbereik van de kern-mantelgrens zou vertellen, " ze zei.

Nu het temperatuurbereik aan de grens is verkleind, wetenschappers kunnen beginnen met het ontwikkelen van een nauwkeuriger temperatuurprofiel van de maan en overgaan tot het bepalen van een profiel van de mineralen waaruit de mantel bestaat, van de korst tot de kern.

"Het is belangrijk dat we de samenstelling van de maan kennen om beter te begrijpen waarom hij is geëvolueerd zoals hij is, Mallik zei. De geschiedenissen van de aarde en de maan zijn sinds het begin met elkaar verweven. In feite, beide zijn het product van een grote botsing tussen de proto-aarde en een lichaam van ongeveer Mars ter grootte van meer dan 4,5 miljard jaar geleden. Dus om onze aarde beter te begrijpen, we moeten onze naaste buur kennen omdat we allemaal een gemeenschappelijke start hadden.

"De aarde is ingewikkeld, " vervolgde ze. "Elke overeenkomst in de samenstelling tussen de aarde en de maan kan ons inzicht geven in hoe deze twee planetaire lichamen werden gevormd, wat waren de energieën van de botsing, en hoe elementen werden verdeeld tussen hen."

De URI-geowetenschapper merkte op dat de aarde is geëvolueerd door het proces van platentektoniek, die verantwoordelijk is voor de verdeling van de continenten, de topografie van het aardoppervlak, de regulering van het klimaat op lange termijn, en misschien zelfs de oorsprong van het leven. Maar er is geen bewijs van platentektoniek op de maan.

"Alles op aarde gebeurt door platentektoniek, "zei ze. "Wat zegt dit ons over onze eigen planeet als de maan dit proces niet ervaart? Het is hetzelfde argument waarom we Mars en Venus bestuderen. Zij zijn onze volgende naaste buren, en we hadden allemaal een gemeenschappelijke start, maar waarom zijn ze zo verschillend van onze planeet?"

De volgende stappen in het onderzoek van Mallik omvatten het experimenteel bepalen van de dichtheid van het gesmolten materiaal aan de kern-mantelgrens, wat het temperatuurbereik verder zal verfijnen. In samenwerking met Heidi Fuqua Haviland van NASA's Marshall Space Flight Center en Paul Bremner van de Universiteit van Florida, ze zal deze resultaten vervolgens combineren met computationele methoden om het temperatuurprofiel en de samenstelling van het binnenste van de maan af te leiden.

Het onderzoek van Mallik is op 1 april gepubliceerd in het tijdschrift Geochimica en Cosmochimica .