利用岩浆洋结晶模型约束月球内部结构与成分
地球物理
2021-12-15 v1
摘要
月球岩浆洋固化过程为月球早期演化中形成的月球地幔中不同化学储层的属性提供了约束。我们结合与月球岩浆洋结晶实验一致的相平衡模型，研究整体硅酸盐月球成分对月球地幔储层属性的影响。我们发现这些地幔储层特别是晚期形成的含钛铁矿堆晶（IBC）的密度与相对比例，强烈依赖于整体硅酸盐月球的 FeO 含量。该关系对岩浆洋后地幔动力学与月球内部质量分布有意义，因为致密的 IBC 形成于浅部但趋向于沉向核幔边界。我们量化了整体硅酸盐月球 FeO 含量、IBC 厚度与整体月球密度之间，以及地幔分层与整体硅酸盐月球转动惯量之间的关系，以约束整体硅酸盐月球 FeO 含量与 IBC 下沉效率。结合地震与月测对地幔分层、核半径、核幔边界低速区范围的约束，关于现今月热梯度及对流引起的储层混合效应的考量，我们的模型表明整体硅酸盐月球相较地球地幔仅中等程度富集 FeO，并含有约 9.4 - 10.9 重量百分比 FeO（下限 8.3 重量百分比，上限 11.9 重量百分比）。我们还得出结论：观测到的整体硅酸盐月球转动惯量要求 IBC 层经地幔对流不完全下沉：仅 20 - 60 百分比的 IBC 物质可能到达核幔边界，其余或保留于起源深度或混合入中地幔。
引用
@article{arxiv.2104.06847,
title = {Employing magma ocean crystallization models to constrain structure and composition of the lunar interior},
author = {Sabrina Schwinger and Doris Breuer},
journal= {arXiv preprint arXiv:2104.06847},
year = {2021}
}