taffbeeld/Shutterstock
Lava stroomde 1,97 miljard jaar geleden nog steeds op het oppervlak van de maan – en nu hebben we de rotsen om het te bewijzen. Dit is het resultaat van nieuw werk van een internationale samenwerking van planetaire wetenschappers, waarvan wij deel uitmaken, gepubliceerd in het tijdschrift Science.
Samen satisfied onderzoekers uit China, Australië, Zweden en de VS hebben we monsters bestudeerd die tijdens de Chang’e-5-missie van de maan zijn verzameld doorway de Chinese National Space Company.
Chang’e-5 was een onbemande missie met inbegrip van een robotlander, die in december 2020 op de nabije kant van de maan (de naar de aarde gerichte kant) landde. De missie bracht 1,7 kilogram maangesteente terug naar de aarde – de eerste monsters verzameld van de maan sinds 1976 achieved de Luna 24 missie van de Sovjet-Unie.
Een doel van de Chang’e-5-missie was om bewijs te vinden van enkele van de jongste vulkaanuitbarstingen op de maan. Hoewel wetenschappers eerder vulkanische gesteenten van deze leeftijd op de maan hebben kunnen voorspellen doorway het aantal inslagkraters op het maanoppervlak te bestuderen, is het onmogelijk om dit te bevestigen zonder monsters te hebben om te onderzoeken.
Analyse van de monsters vond plaats met behulp van het gevoelige hoge-resolutie ion microprobe (Shrimp) instrument, in het Garnalencentrum in Peking, China. Eerst werd het materiaal gesorteerd. Onze collega’s in China hebben handmatig verschillende kleine fragmenten basalt (een vulkanisch gesteente) uitgezocht, ongeveer 2 millimeter groot, voor onderzoek. Daarna volgden laboratoriumanalyses, voortbouwend op technieken die in de jaren zeventig waren ontwikkeld voor de analyse van de eerste Apollo-monsters.
Dit instrument van SHRIMP II werd gebruikt om de basaltchips te dateren.
Beijing SHRIMP Centre, Instituut voor Geologie, CAGS, Auteur verstrekt
Het proces om de ouderdom van de rotsen te bepalen was elaborate, maar in wezen gebruikten we een gerichte bundel geladen deeltjes om materiaal uit verschillende minerale fasen in de rotsen te werpen en analyseerden we het uitgestoten materiaal.
Onze inspanningen werden beloond toen we een uitbarstingstijd van 1,97 miljard jaar voor deze lava’s konden bepalen, een miljard jaar jonger dan enige eerder gedateerde basaltlava van de maan.
Lees meer: Dramatische verandering in de helling van de maan kan ons helpen de oorsprong van water op aarde te traceren
Een nieuw wetenschappelijk mysterie
Veel vulkaanuitbarstingen vonden plaats op het oppervlak van de maan gedurende de geologische geschiedenis, waarbij grote lagen basaltgesteente werden gevormd, de maanmerrie. Deze kunnen worden gezien als donkere vlekken die naar de maan kijken.
Maar de meeste vulkanische activiteit vond plaats tussen 3 en 4 miljard jaar geleden. Planetaire wetenschappers hebben dit bevestigd doorway basalt uit de Apollo- en Luna-steencollecties te dateren, evenals meteorieten die afkomstig zijn van de maan. Tot nu toe waren jongere vulkanische gesteenten, voorspeld doorway kratertellingsstudies, echter ongrijpbaar gebleven.
Chang’e-5 landde in december vorig jaar op de maan en bracht monsters terug naar de aarde.
CNSA Lunar Exploration and Space Engineering Middle, Auteur verstrekt
Om vulkaanuitbarstingen te laten plaatsvinden, is warmte nodig aan de binnenkant van een planeet om het gesmolten materiaal te genereren dat bij het proces betrokken is. Voor een planeet ter grootte van de maan wordt aangenomen dat deze warmte al lang voor deze uitbarstingen 2 miljard jaar geleden verloren zou zijn gegaan.
Dit werk heeft daarom een nieuw wetenschappelijk mysterie aan het licht gebracht about hoe een klein rotsachtig planetair lichaam zoals de maan voldoende inwendige warmte experienced kunnen vasthouden om vulkaanuitbarstingen te blijven produceren, 2,5 miljard jaar nadat het 4,5 miljard jaar geleden voor het eerst werd gevormd.
Dus wat is er aan de hand? Hoewel wetenschappers eerder hebben gesuggereerd dat hoge concentraties radioactieve elementen in het binnenste van de maan rotsachtig materiaal in de maan zouden kunnen doen smelten, geven de samenstellingen van deze monsters aan dat dit in dit geval niet de drijvende kracht was.
Het valt nog te bezien of zogenaamde getijdenverwarming een rol zou kunnen hebben gespeeld, waarbij warmte werd gegenereerd in het binnenste van de maan door het uitrekken en knijpen (denk aan een elastische band die opwarmt door wrijving terwijl je hem uitrekt) als gevolg van de zwaartekracht tussen de Maan, aarde en zon.
Als alternatief kan het zijn dat een uniek factor van de mantelsamenstelling van de maan kan hebben geleid tot een lagere smelttemperatuur, wat verklaart hoe het gesmolten materiaal is gevormd. Er wordt nu verder gewerkt aan de monsters om te proberen licht op deze vraag te werpen.
Lees meer: Hoe is de maan terechtgekomen waar hij is?
Het analyseren van monsters van de Apollo-missies in het begin van de jaren zeventig zorgde voor een revolutie in ons begrip van hoe dynamisch ons zonnestelsel is en hoe planeten zich vormen en evolueren. Nu bewijst deze nieuwe studie nogmaals de ongelooflijke wetenschappelijke waarde van het retourneren van monsters van andere planetaire lichamen om hun geheimen in laboratoria op aarde te ontcijferen.
Belangrijk is dat het valideren van de benadering van het tellen van kraters fulfilled maanmonsters ook belangrijke implicaties heeft voor het dateren van de oppervlakken van andere planeten waarvan we nog geen monsters hebben verzameld (zoals Mars, Venus en Mercurius). Het zal ons begrip van het zonnestelsel in bredere zin vergroten.
Joshua Sneep ontvangt financiering van The Royal Society.
Katherine Pleasure ontvangt financiering van The Royal Modern society, STFC en The Leverhulme Rely on.
Romain Tartese ontvangt financiering van STFC.
