Een team van wetenschappers klaar is met het analyseren rotsen verzameld door de Chinese lunar rover Yutu in 2013 — de eerste geologische bemonstering inspanning te raken van de Maan in veertig jaar. De regolith is in tegenstelling tot alle die we al eerder gezien hebben, en het suggereert dat de Maan de geschiedenis is veel complexer dan we ons realiseerden.
De jaren 1970 waren de hoogtijdagen van de maan geologische studies, met zowel de Amerikaanse Apollo (1969-1972) en de russische Luna (1970-1976) missies verzamelen en analyseren van monsters. Sindsdien hebben we bleven de studie van het oppervlak van de Maan uit de verte, met behulp van remote orbiters. Alleen in de afgelopen paar jaar heeft de Chinese ruimtevaart begonnen met het oppakken van het “voorwerk”—en haar inspanningen onthullen dat er nog steeds veel te leren over de Aarde van de dichtstbijzijnde buurman.
De resultaten van een maanoppervlak rover missie vandaag gepubliceerd in Nature Communications geven aan dat de Maan de mantel is veel minder homogeen dan de Aarde, waarschijnlijk het resultaat van grote invloed kolkende alles tot miljarden jaren geleden.
Hoe precies de Maan gevormd is niet zeker, maar volgens een toonaangevende theorie, het was gewelddadig. Genaamd de “giant impact hypothese” of de “Big Splash” het idee is eigenlijk dat een oer -, Mars-en kleinbedrijf planeet gecrasht hals over kop in de Aarde ongeveer 4,5 miljard jaar geleden, 20-100 miljoen jaar na onze planeet gevormd. De botsing gespoten massieve stukken gesmolten brokstukken in een baan, die binnenkort samengevoegd in een nieuwe planetaire lichaam—onze Maan.
De volle maan vanaf de Aarde gezien het noordelijk halfrond. Image Credit: Wikimedia
Gesponsord
Als het afgekoeld is, de Maan is rotsachtig materiaal gescheiden in een korst, mantel en kern. Maar een half miljard jaar later, een opeenhoping van warmte uit het radioactief verval van elementen in de Maan interieur opnieuw gesmolten delen van de mantel, het creëren van een ondergrond, rocky “oceaan”. Dit leidde tot een periode van intense vulkanische activiteit en vulkaanuitbarstingen dat duurde nog een miljard jaar. Het bewijs voor deze periode van zware vulkanische activiteit is sterk: de donkere, basalt plains—een zogenaamde “lunar maria”— bijna een vijfde van het oppervlak van de Maan, en zijn het meest zichtbaar aan de zijde van de Aarde.
De Apollo en Luna missies bemonsterd basalt stroomt, ontstaan in de hoogte van de Maan vulkanische periode. Chang ‘ e-3, een uncrewed lunar lander die de Yutu rover, bewust gerichte iets anders. In December van 2013, het landde in Zi Wei, een relatief jong (<3 miljard jaar) inslagkrater ligt aan de noordelijke rand van de prominente, lava gevulde Imbrium bekken. De basalt vlaktes in deze krater presenteren de staart van de Maan is het meest vulkanische tijdperk, toen ruim 95% van de mantel van de oceaan had al opnieuw verhard. De regolith—de poederachtige, verweerd materiaal dat de dekens van het oppervlak van de Maan—is dun en zeer vergelijkbaar met de onderliggende rots. Als zodanig, de krater van de mogelijkheid om peer in een later hoofdstuk van de Maan van de geschiedenis.
De eenvoudigste veronderstelling dat de geologische verhaal in Zi Wei zou spiegel wat Apollo en Luna had elders te vinden is. De waarheid bleek veel interessanter.
Vreemd Mineralen, Gewelddadige Geschiedenis
Na Yutu verzamelde monsters van regolith, werden ze geanalyseerd door de rover ‘ s alpha particle X-ray spectrometer en nabij-infrarode hyper spectral imager. Verschillende aspecten van de monsters’ mineralogie waren ongewoon. Eerst en vooral, ze bevatten tussenliggende concentraties (4-5%) van titanium oxide, die werd gebonden in de vorm van het mineraal ilmenite (FeTiO3).
Met een relatief laag smeltpunt, ilmenite is een van de laatste mineralen afkoelen van magma. Als het kristalliseert, de dichte minerale spoelbakken in de mantel, de vorming van regio ‘ s van titanium verrijking. Wanneer vulkanische activiteit laait, krijg je basalt van kasmiddelen die zijn titanium oxide verrijkt (maximaal 15% van het gewicht). Maar wanneer magma stijgt in ilmenite-arme regio ‘ s, titanium concentraties relatief laag zijn. Beide van deze composities (hoge en lage titanium) werden waargenomen door Apollo en Luna.
Vier vergezichten van het Imbrium bekken en de Chang ‘ e-3 landing site verzameld via de afstandsbediening van satellieten. Image Credit: NASA/LPI
De nieuwe monsters’ intermediaire titanium concentraties, echter, zijn een beetje gek. Als de Maan de mantel gekoeld gelijkmatig over de tijd, zouden we verwachten dat een herhaling van het verhaal van voor—hoge of lage titanium niveaus. Dat we nu beginnen te zien een gradatie in de concentratie.
“We zijn nog steeds aan het uitzoeken hoe dit precies gebeurd is”, studie co-auteur Bradley Jolliff zei in een verklaring. “Mogelijk waren er grote impact tijdens de magma oceaan stadium dat verstoord de mantel van de vorming.”
Natuurlijk, we weten al van een periode waarin de Maan was intens gehavende—de Late Zware Bombardement, die plaatsvond sommige 4.1 3.8 miljard jaar geleden. Maar de frequentie van de effecten na de LBH-niet goed begrepen. In ieder geval, de foto die we van de Maan staat in schril contrast met de situatie op Aarde, waar de mantel gekoeld relatief gelijkmatig.
“De diversiteit vertelt ons dat de Maan op de bovenste mantel is veel minder gelijkmatig van samenstelling dan de Aarde,” Jolliff zei. “En het samenbrengen van de chemie met de leeftijd, kunnen we zien hoe de Maan vulkanisme loop van de tijd veranderd.”
Terwijl Yutu de titanium gegevens roept grote vragen op over de Maan de vroege geschiedenis, de rover ook geholpen bij het oplossen van een kleinere mysterie. Orbital gegevens aangegeven dat de Chang ‘ e-3 landingsplaats was rijk in beide ilmenite en het mineraal olivijn. Het vinden van deze mineralen bij elkaar is een beetje vreemd, omdat olivijn meestal kristalliseert uit magma veel eerder. Maar Yutu bleek dat de olivine in Zi Wei is uitzonderlijk ijzer-rijke, waardoor het een veel lagere smelttemperatuur. De ontdekking onderstreept het belang van grond-truthing remote sensing gegevens met feitelijke voorbeelden.
Nog Veel Meer Komen
In sommige opzichten, het onderzoek roept meer vragen op dan het beantwoordt. Maar als er één ding is duidelijk van China ‘ s eerste maan-exploratie-inspanningen, het is die grond missies naar de Maan zijn nog steeds de moeite waard onze tijd. Gelukkig, dit is niet het einde van het verhaal voor de Chang ‘ e.
“We zullen doorgaan met onze in-diepte studies voor deze jonge maan basalt,” lead studie auteur Zongcheng Ling van Shandong University vertelde Gizmodo in een e-mail. “Waarschijnlijk in combinatie met andere maan datasets, lunar meteorieten studies en chemische risicomodellering methoden, begrijpen we beter de petrogenisis geschiedenis van deze unieke jonge maan basalt.”
Naast Yutu werk, Chang ‘ e-3 een telescoop op de Maan, en het werkt prachtig sinds. Vorig jaar, China voltooide zijn eerste lunar return missie, wanneer de Chang ‘ e-5 test voertuig geslingerd rond de Maan te ver van de kant voordat het verzenden van de (lege) sample return module terug naar huis. Uiteindelijk is China in de hoop om niet alleen het land een sonde op de achterkant van de Maan, maar het retourneren van de monsters naar de Aarde.
“Onze studies geven aan dat er nog veel onbeantwoorde geheimen van de maan mantel voor toekomstige studies,” Ling zei. “De toekomst de Chinese lunar missies, zoals de Chang’ e-4 en Chang ‘ e-5 zal zeker helpen om [oplossen] deze mysteries.”
[Lees het volledige wetenschappelijke artikel in Nature Communications]
Volg de auteur @themadstone