惑星内部で生成された溶岩（マグマ）は地表に向かって上昇し、地表に到達する前に冷えて凍結することもあれば（貫入）、継続して地表に押し出されることもあります（溶岩流を形成する）。地球上では、ハワイのキラウエア火山での最近の活動に代表されるように、多種多様な貫入と押し出しが発生し、活火山が一般的です。ただし、月では活火山は検出されておらず、最新の火山活動は 10 億年以上前に発生したと考えられています!
その小さいサイズ (地球の直径の 4 分の 1) のため、月は地球よりもはるかに急速に冷却され、過去に火山活動が発生した場合でも、マグマははるかに深く生成され、はるかに少ない頻度で表面に現れました。地球よりも。噴火がこれらの深さ (数百キロメートル) から発生した場合、噴火は大量であり、高速で地表に到達し、大規模な洪水規模の噴火を引き起こしました。地球とは異なり、この大量で高速の速度は、地殻内のマグマの侵入ではなく、月の表面への溶岩の押し出しに有利に働きました。
しかし、月にマグマ貫入が起こった状況はありましたか? 1976 年、ピーター シュルツは、「床割れクレーター」(FFC) と呼ばれる月の特徴のクラスについて説明しました。これらの異常な衝突クレーターは、床にひびが入って破砕されており (図 1)、同じサイズの破砕されていない衝突クレーターと比較して、床は異常に浅いものでした。さらに、月の裏側では FFC はほとんど観測されませんでした。 Schultz は、これらの FFC は、クレーター底の下にマグマが貫入して「敷居」を形成した結果であると解釈しました。数十年後、Lauren Jozwiak は、新しい画像、地形、および重力データを使用して、月の FFC の集団を特徴付け、変形したクレーターがクレーター底の下の敷居のようなマグマの貫入によって形成されたという確かな証拠があることを示すことができました。
しかし、このプロセスはどのように機能したのでしょうか?なぜマグマはここで止まって貫入したのでしょうか。貫入によって火口底がどのように変形したか?また、FFC が月の裏側にあまりないのはなぜですか?ライオネル・ウィルソンとジム・ヘッドは、ジャーナル Icarus の論文でこれらの問題に取り組んだ .月の地殻の厚さと密度構造に関する知識の最近の発展により、マグマの生成、上昇、噴火のモデルに対する重要な修正が可能になりました。さらに、マグマに閉じ込められたガス種 (マグマの揮発性物質) の存在と挙動に関する新しい知識は、浅い貫入プロセス (FFC など) に関する追加の視点を提供しています。
Wilson と Head は、これらの新しいデータを使用して、マグマの揮発性物質 (CO や H2 などの種 O) 進化し、移動し、最終的に地表に出ます。彼らは、FFC が非常に特殊な状況から生じたことを発見しました:マグマを地表に運ぶマグマで満たされた亀裂 (堤防) は、マグマを地表に近づける必要がありますが、上の衝突クレーターの下部構造のために噴火に失敗します。衝突クレーターの下には、角礫岩レンズと呼ばれる大きく破砕された領域があり、この領域と通常の月の地殻との間の延性の差が境界を形成し、岩脈の伝播を止め、代わりに横方向の広がりを強制します。マグマの上昇速度が速いと、堤防の先端がこの境界を越え、この界面での過剰な圧力がマグマの水平方向の流れを引き起こします。この全体的なプロセスが貫入を形成し、上にあるクレーターの床をピストンのように持ち上げます。内部のマグマの圧力が外部の圧力と等しくなると、敷居は成長を停止します (貫入は、上にある地殻の重量を支えるだけです)。
この機械的プロセスが発生している間、マグマ内のガス種も同様に進化しています。岩脈内のマグマが月面に近づくにつれて、上にある地殻からの圧力 (表土圧) が継続的に低下し、これにより CO ガスの生成が促進されます。 CO ガスの形成により圧力がさらに低下し、H2 が放出されます。 Oおよび硫黄化合物、気泡の形でも。
このすべての情報をまとめて、Wilson と Head は、FFC の形成に関する段階的なシーケンスを提示します (図 2)。 2) 堤防内の過剰な圧力により、マグマが横方向に伝播して土台を形成し、火口の床を垂直に持ち上げます。 3) 火口底の隆起により、火口底の表面が割れます。この段階では、小さな二次堤防が敷居の上部から火口の床まで広がり、小規模な噴火が発生する可能性があります。
この貫入、横敷居の広がり、および床の隆起の初期段階は、最初の堤防設置後数時間以内に発生します。その後の敷居の冷却中に、気泡が貫入部の上部まで数百メートル上昇して発泡層を形成し、貫入部を微妙に厚くします。最後に、貫入内のマグマが冷えると収縮し、貫入全体が収縮します (沈静化)。その歴史の中で、最初の厚さ 2 km の敷居が形成され、数時間で床が隆起し、その後数十年にわたってガスの形成と気泡の移動が起こり、最後に 1 世紀にわたって貫入が固化して沈静化します。最終的な厚さは ~1.7 km です。
この予測されたイベントのシーケンスは、Jozwiak が主導する作業でこのモデルをテストおよび改良するために、FFC の床の変形と火山活動のシーケンスと比較されています。
これらの調査結果は、Icarus ジャーナルに最近掲載された月の床で破砕されたクレーター:モード オブ ダイクとシルの配置、ガス生成と貫入冷却の表面形態と構造への影響というタイトルの記事で説明されています。 <私>。 この研究および関連研究は、Lionel Wilson (ランカスター大学)、James W. Head (ブラウン大学)、および Lauren Jozwiak (Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory) によって実施されました。
