Ein team von Wissenschaftlern hat fertig Analyse Felsen gesammelt, die von der chinesischen lunar rover Yutu 2013 — die erste geologische sampling Anstrengung, um die Treffer der Mond in vierzig Jahren. Der regolith ist anders als alle, die wir zuvor gesehen haben, und es deutet darauf hin, dass der Mond die Geschichte ist viel komplexer, als wir realisiert.
Die 1970er Jahre waren die Blütezeit der lunar geologische Studien, sowohl die amerikanischen Apollo (1969-1972) und Russisch Luna (1970-1976) Missionen sammeln und analysieren von Proben. Seitdem haben wir weiterhin Studie die Oberfläche des Mondes aus der Ferne, mit remote-Orbiter. Erst in den letzten Jahren hat die chinesische Raumfahrtprogramm begonnen zu Holen, der “Boden”und Ihre Bemühungen zeigen, wie viel wir noch zu lernen haben über die Erde zum nächsten Nachbarn.
Ergebnisse aus einer Mondoberfläche rover-mission, die heute veröffentlicht in “Nature Communications” zeigen, dass der Mond den Mantel ist weit weniger homogen als die Erde ist, wahrscheinlich das Ergebnis der wichtigsten Auswirkungen aufgewühlten alles bis vor Milliarden von Jahren.
Wie genau der Mond gebildet ist nicht sicher, aber nach ein führender Theorie, es war heftig. Genannt die “giant-impact-Hypothese” oder die “Big Splash” die Idee ist im Grunde, dass ein ur -, Mars-großen Planeten stürzte sich kopfüber in die Erde etwa 4,5 Milliarden Jahren, 20-100 Millionen Jahre nach unserem Planeten gebildet. Die Kollision gesprüht grosse Teile des flüssigen Schmutz in den orbit, die bald ergoss sich in eine neue planetarische Körper—unser Mond.
Volle Mond von der Erde aus gesehen der nördlichen Hemisphäre. Bildnachweis: Wikimedia
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Als es abgekühlt, der Mond ist rocky Materialien getrennt in eine Kruste, Mantel und Kern. Aber eine halbe Milliarde Jahre später, eine Anhäufung von Wärme aus dem radioaktiven Zerfall von Elementen im Mond Innenraum umschmelzung Teile des Mantels, die Schaffung eines Untergrunds, rocky “ocean.” Dies löste eine Periode intensiver vulkanischer Aktivität und Eruptionen, dauerte weitere Milliarden Jahren. Die Beweise für diese Periode starken vulkanischen Aktivität ist stark: dunkel, Basalt-Ebenen—eine so genannte “lunar maria”— cover fast ein Fünftel der die Oberfläche des Mondes, und die meisten sichtbar auf der Seite in Richtung Erde.
Die Apollo-und Luna-Missionen abgetastet basalt fließt gebildet, während die Höhe der Mond ist vulkanischen Zeitraum. Chang ‘ E-3, ein uncrewed lunar lander Durchführung der rover Yutu, bewusst gezielte etwas anderes. Im Dezember 2013, dass es landete in Zi Wei, eine vergleichsweise junge (<3 Milliarden Jahre) Krater liegt am nördlichen Rand der prominenten, lava gefüllt Imbrium Becken. Die basalt-Ebenen in diesem Krater vertritt die sehr Heck des Mondes meisten eruptive Zeit, als nach oben von 95% der Mantel Ozean hatte schon wieder verfestigt. Der regolith—die feinen, verwittertem material, decken die Oberfläche des Mondes—ist Dünn und sehr ähnlich zu der zugrunde liegenden Felsen. Als solche, die Krater angeboten eine Gelegenheit, um peer in einem späteren Kapitel der Mond ist Geschichte.
Die einfachste Annahme ist, dass die geologische Geschichte in Zi Wei spiegeln würde, was Apollo und Luna hatte an anderer Stelle gefunden. Die Wahrheit stellte sich heraus, viel interessanter.
Seltsam, Mineralien, Gewalttätige Geschichte
Nach Yutu gesammelten Proben von regolith, Sie analysiert wurden durch den rover alpha particle X-ray spectrometer und nah-Infrarot-hyper spektrale imager. Mehrere Aspekte der Proben ” Mineralogie ungewöhnlich waren. In Erster Linie, Sie enthalten intermediate-Konzentrationen (4-5%) Titan-OXID, das war gebunden in form des Minerals Ilmenit (FeTiO3).
Mit einem relativ niedrigen Schmelzpunkt, Ilmenit ist einer der letzten Mineralien cool aus magma. Wie es kristallisiert, die dichten, mineralischen sinkt in den Mantel, bilden Regionen von Titan Bereicherung. Wenn vulkanische Aktivität aufflammt, erhalten Sie basaltischen Abflüsse, Titanoxid angereichert (bis zu 15 gew. -%). Aber wenn magma steigt in Ilmenit-Armen Regionen, Titan-Konzentrationen meistens sehr gering. Diese beiden Kompositionen (high-und low-Titan) beobachtet wurden, die von Apollo und Luna.
Vier Ansichten des Imbrium Becken und der Chang ‘ E-3-Landestelle, die über remote-Orbiter. Image Credit: NASA/LPI
Die neue samples’ intermediate Titan-Konzentrationen sind jedoch ein wenig verrückt. Wenn der Mond den Mantel gekühlt gleichmäßig über die Zeit, erwarten wir eine Wiederholung der Geschichte von vor—entweder high-oder low-Titan-Ebenen. Nun, wir beginnen zu sehen, eine abstufung in der Konzentration.
“Wir sind immer noch versuchen, herauszufinden, wie das genau passiert ist”, sagte Studie co-Autor Bradley Jolliff sagte in einer Erklärung. “Vielleicht gab es große Auswirkungen während der magma-Ozean der Bühne, die zu Störungen in der Mantel ist Bildung.”
Natürlich kennen wir bereits von einem Zeitraum, in dem der Mond war intensiv zerschlagen—die Late Heavy Bombardement, das fand etwa 4,1 auf 3,8 Milliarden Jahren. Aber die Häufigkeit der Auswirkungen nach der LBH ist nicht gut verstanden. In jedem Fall, das Bild, das wir bauen, der Mond steht im krassen Gegensatz zu der situation auf der Erde, wo der Mantel gekühlt relativ einheitlich.
“Die Vielfalt sagt uns, dass der Mond den oberen Mantel ist viel weniger einheitlich in der Zusammensetzung als der der Erde,” Jolliff sagte. “Und die Korrelation der Chemie mit dem Alter, können wir sehen, wie der Mond den Vulkanismus im Laufe der Zeit verändert.”
Während Yutu ist Titan Daten wirft große Fragen über den Mond die frühe Geschichte der rover auch geholfen lösen kleiner Rätsel. Orbital-Daten zeigten, dass die Chang ‘ E-3 Landeplatz war Reich an Ilmenit und das mineral Olivin. Finden diese Mineralien zusammen ist ein bisschen komisch, weil Olivin in der Regel kristallisiert aus magma viel früher. Aber Yutu zeigten, dass der Olivin in Zi Wei ist außergewöhnlich Eisen-Reich, gibt es eine viel niedrigere Schmelztemperatur. Die Entdeckung unterstreicht die Bedeutung der ground-truthing Fernerkundungsdaten mit den eigentlichen Proben.
Viel Mehr Zu Kommen
In gewisser Weise, die Studie wirft mehr Fragen auf als es beantwortet. Aber wenn eine Sache ist klar von Chinas erste lunar exploration Bemühungen ist es, daß die Boden-Missionen auf dem Mond sind noch gut Zeit Wert. Glücklicherweise ist dies nicht das Ende der Geschichte für Chang ‘E’.
“Wir werden weiterhin unsere umfassende Studien für diese Jungen lunar Basalte,” der Erstautor der Studie Zongcheng Ling der Shandong Universität sagte Gizmodo eine E-Mail. “Wahrscheinlich in Kombination mit anderen Mond-datasets, lunar Meteoriten Studien und Chemische Modellierung Methoden, können wir besser verstehen, die petrogenisis Geschichte dieser einzigartigen Jungen lunar Basalte.”
Neben Yutu die Arbeit von Chang ‘ E-3 platziert eine Roboter-Teleskop auf dem Mond, und arbeitete es schön seit. Im letzten Jahr, China hat seine erste Mond-return-mission, wenn seine Chang ‘ E-5-test-Fahrzeug geschwenkt, um den Mond ist weit Seite, bevor Sie Ihre (leer) sample-return-Modul zurück nach Hause. Schließlich ist China in der Hoffnung, nicht nur land eine Sonde auf die andere Seite des Mondes, aber wieder Proben zur Erde.
“Unsere Studien zeigen, dass es noch viele offene Geheimnisse der Mond-Mantel für zukünftige Studien,” Ling sagte. “Zukunft chinesischen Mond-Missionen wie Chang’ E-4 und Chang ‘ E-5 wird auf jeden Fall helfen, zu [lösen] diese Geheimnisse.”
[Lesen Sie den vollständigen wissenschaftlichen paper in Nature Communications]
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