由阿波罗12号—探险者35号电磁测深推断的月球地幔结构与成分

关于月球内部结构的约束由其感应响应导出，主要依据遥远轨道上的探险者35号卫星与阿波罗12号表面站之间测量的磁传递函数（TF）。最成功的先前研究使用了跨度0.01-1 mHz的数据集，因此月球响应可建模为简单偶极子。然而，早期工作也给出了高达40 mHz的传递函数。较高频率下更小的电磁趋肤深度能更好地分辨最上层地幔——关于月球原始演化的关键信息可能仍保留于此——但这需要多极处理。我利用已发布的阿波罗-探险者TF的低频与高频范围，计算了新的电导率随深度变化的剖面。利用低频数据，我推导了深度>400 km（<1 mHz）的温度剖面，与传导热损失及对地幔铁（可能还有水）含量的预期一致。近恒定的铁分数（Mg# 81 ± 10）可能意味着现已停止的对流造成了高效混合。或者，重力不稳定岩浆洋堆积物的不完全翻转可能留下了百公里尺度的矿物非均匀分布，而电磁测深无法分辨。第三种解释是，电磁探测区域可能是未经历浮力翻转的地幔中的初始平衡结晶。相比之下，高频数据给出的电导率高于预期，要求不切实际的低Mg#或高水含量。要么已发布的>1 mHz传递函数有误，要么月球上的TF多极方法不可靠。未来使用大地电磁法的电磁测深可工作至数百Hz，且基本不受多极效应影响，能分辨至100 km或更浅的结构。