Hva Kinas Yutu Rover Lært på Månen

What China's Yutu Rover Learned on the Moon

Et team av forskere har ferdig med å analysere bergarter som samles inn av den Kinesiske lunar rover Yutu i 2013 — den første geologiske prøvetaking forsøk på å treffe Månen i førti år. Den regolith er ulikt noe vi har sett før, og det antyder at Månen er en historie som er langt mer komplekse enn vi hadde trodd.

1970-tallet var glanstid lunar geologiske studier, med både den Amerikanske Apollo (1969-1972) og russiske Luna (1970-1976) oppdrag å samle inn og analysere prøver. Siden da har vi fortsatte å studere Månens overflate fra lang avstand, ved hjelp av eksterne orbiters. Bare i de siste par årene har det Kinesiske romprogrammet begynt å plukke opp “arbeid”—og sin innsats avslører hvor mye vi har fortsatt å lære om Jorden er nærmeste nabo.

Resultater fra et utvalg retur oppgave publisert i dag i Nature Communications tyder på at Månen er mantelen er langt mindre homogen enn Jordens, sannsynligvis som følge av store konsekvenser belastende alt opp milliarder av år siden.

Nøyaktig hvordan Månen ble dannet er ikke sikker, men i henhold til en ledende teori, det var voldelig. Kalt “giant innvirkning hypotesen” eller “Big Splash” ideen er i utgangspunktet som en primordial, Mars-sized planet krasjet hodestups inn i Jorden om lag 4,5 milliarder år siden, 20-100 millioner år etter at vår planet dannet. Kollisjonen sprutet massive klumper av smeltet rusk inn i en bane, som snart coalesced inn i en ny planet kroppen—vår Måne.

What China's Yutu Rover Learned on the Moon

Full månen sett fra Jorden nordlige halvkule. Bilde Credit: Wikimedia

Sponset

Som den avkjølt, Månen er steinete materialer delt inn i en skorpe, mantel og kjerne. Men en halv milliarder år senere, en opphoping av varme fra radioaktiv nedbrytning av elementer i Månens indre remelted deler av mantelen, og skaper en undergrunnen, rocky “ocean.” Dette utløste en periode med intens vulkansk aktivitet og utbrudd som varte i en annen milliarder år. Bevisene for denne perioden av tunge vulkansk aktivitet er sterk: mørk, basalt plains—en såkalt “lunar maria”— dekker nesten en femtedel av Månens overflate, og er mest synlig på den siden som vender mot Jorden.

Apollo og Luna oppdrag samplet basalt flyter dannet under høyden av Månens vulkansk periode. Chang ‘ e-3, en uncrewed lunar lander bærer Yutu rover, bevisst målrettet noe annerledes. I desember 2013, og det rørte ned i Zi Wei, en relativt unge (<3 milliarder kroner i året) krateret ligger på den nordlige kanten av fremtredende, fylt med lava Imbrium bassenget. Den basalt slettene i dette krateret representerer svært tampen av Månen er mest eruptive æra, når overkant av 95% av mantelen havet hadde allerede re-stivnet. Den regolith—pulveraktig, forvitret materiale som tepper Månens overflate—er tynn og veldig lik den underliggende rock. Som sådan, krateret gitt en mulighet til å node i et senere kapittel om Månens historie.

Den enkleste er en forutsetning at den geologiske historien i Zi Wei ville speile hva Apollo og Luna hadde funnet andre steder. Sannheten viste seg å være langt mer interessant.

Merkelig Mineraler, Voldsomme Historie

Etter Yutu samlet inn prøver av regolith, de ble analysert ved rover ‘ s alfa-partikkel X-ray spectrometer og nær-infrarøde hyper spektral imager. Flere aspekter av prøvene’ mineralogi var uvanlig. Først og fremst, de inneholdt middels konsentrasjoner (4-5%) av titan-oksid, som var bundet i form av mineral ilmenite (FeTiO3).

Med et relativt lavt smeltepunkt, ilmenite er en av de siste mineraler for å kjøle ut av magma. Som det crystallizes, tett mineral synker i mantelen, forming regioner av titan berikelse. Når vulkansk aktivitet flares opp, du får basaltisk utbetalinger som er titan-oksid beriket (opp til 15% av vekten). Men når magma stiger i ilmenite-fattige regioner, titan konsentrasjoner har en tendens til å være ganske lav. Begge disse komposisjoner (høy og lav titan) ble observert av Apollo og Luna.

What China's Yutu Rover Learned on the Moon

Fire utsikt over Imbrium bassenget og Chang ‘ e-3 landingsplassen som samles inn via en ekstern orbiters. Image Credit: NASA/LPI

De nye prøvene’ middels titanium konsentrasjoner, men er litt sprø. Hvis Månen er mantelen avkjølt jevnt over tid, vil vi forventer en gjentakelse av historien fra før—enten høy eller lav titanium nivåer. Nå vi begynner å se en gradering i konsentrasjon.

“Vi er fortsatt prøver å finne ut nøyaktig hvordan dette skjedde,” studie co-forfatter Bradley Jolliff sa i en uttalelse. “Muligens det var store virkninger i løpet av magma ocean scenen som forstyrret mantelen er dannelse.”

Selvfølgelig, vi allerede vet om en periode der Månen var sterkt ramponert—Sent Tungt Bombardement, som fant sted noen 4.1 til 3,8 milliarder år siden. Men frekvensen av konsekvenser etter LBH er ikke godt forstått. I alle fall, det bildet vi er bygging av Månen står i sterk kontrast til situasjonen på Jorden, hvor mantelen avkjølt relativt jevnt.

“Mangfoldet forteller oss at Månen er den øvre mantelen er mye mindre ensartet i sammensetning enn Jordens,” Jolliff sa. “Og sammenholde kjemi med alder, kan vi se hvordan Månen er vulkanisme endret seg over tid.”

Mens Yutu er titan data reiser store spørsmål om Månen tidlige historie, rover har også bidratt til å løse en mindre mysterium. Orbital data indikerte at Chang ‘ e-3 landingsområdet var rik på både ilmenite og mineralet olivin. Å finne disse mineralene til sammen er litt rart, fordi olivin vanligvis crystallizes ut av magma mye tidligere. Men Yutu viste at olivin i Zi Wei er usedvanlig jern-rik, gir det en mye lavere smeltetemperaturen. Oppdagelsen understreker viktigheten av bakken-truthing fjernmåling data med faktiske eksempler.

Mye Mer Kommer

På noen måter, studier, reiser flere spørsmål enn den besvarer. Men hvis det er én ting som er klart fra Kinas første lunar leting bestrebelser, er det at bakken oppdrag til Månen er fortsatt vel verdt vår tid. Heldigvis, dette er ikke slutten av historien for Chang ‘ e.

“Vi vil fortsette vår dyptgående studier for disse unge lunar basalts,” føre studie forfatteren Zongcheng Ling av Shandong Universitet fortalte Gizmodo i en e-post. “Sannsynligvis i kombinasjon med andre lunar datasett, lunar meteoritter studier og kjemiske metoder for modellering, kan vi bedre forstå petrogenisis historie av disse unike unge lunar basalts.”

I tillegg til Yutu arbeid, Chang ‘ e-3 har plassert en robot teleskop på Månen, og det er jobbet vakkert siden den gang. Siste år, Kina fullført sin første lunar tilbake oppgave, når det Chang ‘ e-5 teste bilen svingte rundt Månen er langt siden før du sender sin (tom) eksempel gå tilbake modul hjem. Til slutt, Kina er i håp om å ikke bare land en sonde på den andre siden av Månen, men tilbake prøvene til Jorden.

“Våre studier tyder på at det fortsatt er mange ubesvarte mysterier av lunar mantelen for fremtidige studier,” Ling sa. “Fremtiden Kinesiske månekalenderen oppdrag som Chang’ e-4 og Chang ‘ e-5 vil definitivt bidra til å [løs] disse mysteriene.”

[Les hele vitenskapelig artikkel i Nature Communications]

Følg forfatteren @themadstone


Date:

by