เมื่อเร็ว ๆ นี้ การศึกษาของนาซ่าคู่หนึ่งระบุตำแหน่งที่มีแนวโน้มมากที่สุดในการค้นหาชิ้นส่วนของเสื้อคลุมบนพื้นผิว โดยจัดทำแผนที่สำหรับภารกิจส่งคืนตัวอย่างดวงจันทร์ในอนาคต เช่น สถานที่ภายใต้โครงการ Artemis ของ NASA หากรวบรวมและวิเคราะห์ ชิ้นส่วนเหล่านี้จากส่วนลึกภายในดวงจันทร์จะช่วยให้เข้าใจได้ดีขึ้นว่าดวงจันทร์ โลก และโลกอื่นๆ ในระบบสุริยะมีวิวัฒนาการอย่างไร

"นี่เป็นการประเมินล่าสุดเกี่ยวกับวิวัฒนาการของภายในดวงจันทร์ โดยสังเคราะห์การพัฒนาล่าสุดมากมายเพื่อวาดภาพประวัติศาสตร์ใหม่ของเสื้อคลุม และวิธีการและตำแหน่งที่อาจเปิดเผยบนพื้นผิวดวงจันทร์" กล่าว Daniel Moriarty จาก Goddard Space Flight Center ของ NASA, Greenbelt, Maryland และ University of Maryland, College Park

มหาสมุทรแมกมาวิวัฒนาการเมื่อพวกมันเย็นลงและวัสดุที่มีความหนาแน่นจะจมลงในขณะที่วัสดุที่เบาจะลอยขึ้น การก่อตัวของมหาสมุทรแมกมาและการวิวัฒนาการของมหาสมุทรนั้นคิดว่าเป็นกระบวนการทั่วไปในหมู่ดาวเคราะห์หินและดวงจันทร์ทั่วทั้งระบบสุริยะของเราและอื่น ๆ ดวงจันทร์ของโลกเป็นวัตถุที่เข้าถึงได้มากที่สุดและได้รับการอนุรักษ์ไว้อย่างดีในการศึกษากระบวนการพื้นฐานเหล่านี้

"การทำความเข้าใจกระบวนการเหล่านี้ในรายละเอียดมากขึ้นจะมีผลต่อคำถามติดตามผลที่สำคัญ: ความร้อนในระยะเริ่มต้นนี้ส่งผลต่อการกระจายน้ำและก๊าซในชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์อย่างไร น้ำเกาะอยู่รอบ ๆ หรือถูกต้มทั้งหมด ความหมายคืออะไร เพื่อการอยู่อาศัยได้เร็วและกำเนิดชีวิต?” Moriarty ผู้เขียนนำบทความกล่าวเสริม ซึ่งตีพิมพ์เมื่อวันที่ 3 สิงหาคมในNature Communicationsและมกราคม 2021 ในJournal of Geophysical Research

วัตถุที่เป็นหินขนาดใหญ่ เช่น ดาวเคราะห์ ดวงจันทร์ และดาวเคราะห์น้อยขนาดใหญ่สามารถก่อตัวเป็นมหาสมุทรแมกมาด้วยความร้อนที่เกิดขึ้นในขณะที่พวกมันเติบโตขึ้น ระบบสุริยะของเราก่อตัวขึ้นจากเมฆก๊าซและฝุ่นที่ยุบตัวลงภายใต้แรงโน้มถ่วงของมันเอง เมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้น เม็ดฝุ่นก็กระแทกเข้าหากันและเกาะติดกัน และเมื่อเวลาผ่านไป กระบวนการนี้ก็กลายเป็นก้อนหิมะที่ใหญ่ขึ้นและใหญ่ขึ้น ในที่สุดก็ก่อตัวเป็นดาวเคราะห์น้อยและวัตถุขนาดเท่าดาวเคราะห์ การชนกันเหล่านี้ทำให้เกิดความร้อนมหาศาล นอกจากนี้ โครงสร้างของระบบสุริยะของเรายังมีธาตุกัมมันตภาพรังสีหลายชนิด ซึ่งปล่อยความร้อนออกมาในขณะที่พวกมันสลายตัว ในวัตถุขนาดใหญ่ กระบวนการทั้งสองสามารถปล่อยความร้อนเพียงพอเพื่อสร้างมหาสมุทรแมกมา

อย่างไรก็ตาม รายละเอียดว่ามหาสมุทรแมกมามีวิวัฒนาการอย่างไรเมื่อเย็นตัวลง และแร่ธาตุต่างๆ ที่ก่อตัวเป็นผลึกนั้นไม่แน่นอน ซึ่งส่งผลต่อสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์คิดว่าชั้นหินปกคลุมอาจมีหน้าตาเป็นอย่างไรและพบที่ไหนบนพื้นผิว

“สิ่งสำคัญที่สุดคือวิวัฒนาการของเสื้อคลุมบนดวงจันทร์นั้นซับซ้อนกว่าที่คิดไว้ในตอนแรก” มอริอาร์ตีกล่าว “แร่ธาตุบางชนิดที่ตกผลึกและจมตั้งแต่เนิ่นๆ จะมีความหนาแน่นน้อยกว่าแร่ธาตุที่ตกผลึกและจมในภายหลัง สิ่งนี้นำไปสู่สถานการณ์ที่ไม่เสถียรด้วยวัสดุที่เบาใกล้ด้านล่างของเสื้อคลุมที่พยายามจะลอยขึ้นในขณะที่วัสดุที่หนักกว่าเข้าใกล้ด้านบนลงมา กระบวนการนี้เรียกว่า "การพลิกกลับด้วยแรงโน้มถ่วง" ไม่ได้ดำเนินไปอย่างเรียบร้อยและเป็นระเบียบ แต่กลับกลายเป็นความยุ่งเหยิง โดยมีผู้พลัดหลงจากการผสมผสานและไม่คาดคิดจำนวนมากทิ้งไว้เบื้องหลัง"

ทีมตรวจสอบการทดลองในห้องปฏิบัติการล่าสุด การวิเคราะห์ตัวอย่างดวงจันทร์ และแบบจำลองธรณีฟิสิกส์และธรณีเคมีเพื่อพัฒนาความเข้าใจใหม่ว่าเสื้อคลุมของดวงจันทร์มีวิวัฒนาการอย่างไรเมื่อเย็นตัวลงและแข็งตัว พวกเขาใช้ความเข้าใจใหม่นี้เป็นเลนส์ในการตีความการสังเกตการณ์พื้นผิวดวงจันทร์ล่าสุดจากยานอวกาศ Lunar Prospector และ Lunar Reconnaissance Orbiter ของ NASA และเครื่องมือ Moon Mineralogy Mapper ของ NASA บนยานอวกาศ Chandrayaan-I ของอินเดีย ทีมงานได้สร้างแผนที่ของตำแหน่งปกคลุมที่เป็นไปได้โดยใช้ข้อมูล Moon Mineralogy Mapper เพื่อประเมินองค์ประกอบและความอุดมสมบูรณ์ของแร่ธาตุ ผสานรวมกับการสังเกตการณ์ความอุดมสมบูรณ์ของธาตุ Lunar Prospector รวมถึงเครื่องหมายของของเหลวสุดท้ายที่เหลืออยู่ที่ส่วนท้ายของการตกผลึกของมหาสมุทรแมกมาบนดวงจันทร์ และภาพและภูมิประเทศ ข้อมูลจาก Lunar Reconnaissance Orbiter

ที่บริเวณขั้วโลกใต้ประมาณ 1,600 ไมล์ (ประมาณ 2,600 กิโลเมตร) แอ่ง Aitken เป็นโครงสร้างการกระแทกที่ใหญ่ที่สุดที่ได้รับการยืนยันบนดวงจันทร์ ดังนั้นจึงมีความเกี่ยวข้องกับการขุดที่ลึกที่สุดของแอ่งบนดวงจันทร์ทั้งหมด ดังนั้นจึงเป็นสถานที่ที่น่าจะเป็นไปได้มากที่สุด หาชิ้นส่วนของเสื้อคลุมตามที่ทีมงานกำหนด

เป็นเวลาหลายปีแล้วที่นักวิทยาศาสตร์รู้สึกงงงวยกับความผิดปกติของกัมมันตภาพรังสีในจตุภาคตะวันตกเฉียงเหนือของขั้วโลกใต้ - แอ่งเอทเคนที่อยู่ห่างไกลจากดวงจันทร์ การวิเคราะห์ของทีมแสดงให้เห็นว่าองค์ประกอบของความผิดปกตินี้สอดคล้องกับ "ตะกอน" ที่ก่อตัวในเสื้อคลุมชั้นบนสุดที่ส่วนท้ายสุดของการตกผลึกในมหาสมุทรแมกมา เนื่องจากกากตะกอนนี้มีความหนาแน่นสูงมาก นักวิทยาศาสตร์ได้สันนิษฐานไว้ก่อนแล้วว่าควรจะจมลงในชั้นเสื้อคลุมด้านล่างอย่างสมบูรณ์ในช่วงต้นของประวัติศาสตร์ดวงจันทร์

“อย่างไรก็ตาม ความเข้าใจที่ละเอียดยิ่งขึ้นของเราจากแบบจำลองและการทดลองล่าสุดบ่งชี้ว่ากากตะกอนนี้บางส่วนติดอยู่ในเสื้อคลุมชั้นบน และขุดพบในภายหลังโดยแอ่งกระแทกขนาดใหญ่นี้” มอริอาร์ตีกล่าว “ดังนั้น พื้นที่ทางตะวันตกเฉียงเหนือของขั้วโลกใต้ – แอ่ง Aitken จึงเป็นตำแหน่งที่ดีที่สุดในการเข้าถึงวัสดุปกคลุมที่ขุดขึ้นมาในปัจจุบันบนพื้นผิวดวงจันทร์ สิ่งที่น่าสนใจคือ วัสดุเหล่านี้บางส่วนอาจปรากฏอยู่บริเวณจุดลงจอดของ Artemis และ VIPER รอบดวงจันทร์ ขั้วโลกใต้."