Enligt de mest accepterade teorierna bildades månen för cirka 4,5 miljarder år sedan efter att ett föremål i Marsstorlek (Theia) kolliderade med jorden. Efter att det resulterande skräpet samlats för att skapa jord-månesystemet, tillbringade månen många eoner med att kyla ner. Detta innebar att för några miljarder år sedan strömmade lavasjöar över månens yta, som så småningom stelnade till att bilda de stora mörka fläckarna (lunar maria) som fortfarande finns där idag.
Tack vare proverna av månsten som Kinas tog tillbaka till jorden Ändra 5 mission, forskare lär sig mer om hur månen bildades och utvecklades. Enligt en nyligen genomförd studie ledd av kinesiska akademin för geologiska vetenskaper (CGAS), ett internationellt team undersökte dessa prover för att undersöka när vulkanismen på månen upphörde. Deras resultat fyller inte bara ut luckorna i månens geologiska historia utan också i andra kroppar i solsystemet.
Studien, som nyligen dök upp i tidskriften Vetenskap , leddes av Xiaochao Che från Beijing Sensitive High-Resolution Ion Micro Probe Center, beläget vid CGAS Institutet för geografi . Han fick sällskap av forskare från Planetary Science Institute (PSI), McDonnell Center for the Space Sciences, Naturhistoriska riksmuseet, Shandong Institute of Geological Sciences och flera universitet från USA, Storbritannien och Australien.
Mons Rümker är synlig i Oceanus Procellarum på denna bild tagen från Apollo 15-uppdraget i månbana. Kredit: NASA
De prover som erhållits avChang’e-5Rover är de första som återvände till jorden sedan Apollo-eran (45 år sedan) och erhölls från den vulkaniska slätten känd som Oceanus Procellarum (latin för 'Ocean of Storms'). Denna månregion är unik bland månens terrae, eftersom den tros ha varit värd för de senaste basaltlavaflödena på månen. Jim Head, en forskningsprofessor vid Browns Department of Earth, Environmental and Planetary Sciences, var medförfattare till den nya studien.
Rymdfarkosten Chang'e-5 landade i denna region den 1 december 2020 och lyckades samla in cirka 1 730 g (61,1 oz) månsten från denna region, inklusive ett kärnprov från ett djup av ~1 m (3,3) ft) under ytan. Som han förklarade i en nyligen Nyheter från Brown pressmeddelande:
'Dessa prover kommer från en region av månen som till stor del har varit outforskad av landade rymdfarkoster. Tidigare prover från Apollo-uppdragen och de sovjetiska Luna-uppdragen kommer alla från den centrala och östra delen av månens närmaste sida.
'Men det blev tydligt när vi samlade in mer fjärranalysdata att den senaste vulkanismen på månen var absolut i den västra delen, så den regionen blev ett främsta mål för provinsamling. Specifikt kom proverna från nära Mons Rümker, en vulkanhög i den största av månens maria, Oceanus Procellarum.'
Mons Rümker, en vulkanisk konstruktion i Oceanus Procellarum på månen. Mosaik av foton av Lunar Reconnaissance Orbiter, gjord med vidvinkelkamera. Kredit: NASA
Oceanus Procellarum-regionen kännetecknas av höga koncentrationer av radioaktiva ämnen som kalium, uran och särskilt torium. Dessa genererar värme genom långlivat radioaktivt sönderfall och tros ha spelat en roll i att förlänga magmatisk aktivitet på månens närsida. Efter att ha undersökt proverna genom radiometrisk datering, drog teamet slutsatsen att de var (i genomsnitt) 2 miljarder år gamla.
'Men i dessa prover såg vi faktiskt inte en förhöjd sammansättning av radioaktiva element,' sa Head. 'Om dessa radioaktiva ämnen driver vulkanismen i denna region förväntar vi oss att se ökad radioaktivitet i proverna. Men det gjorde vi inte. Istället liknade sammansättningen stobasalter från äldre avlagringar. Så det ställer vissa tvivel om den hypotesen för långvarig vulkanism.'
I huvudsak avslöjade deras undersökning att alternativa förklaringar behövs för varför Oceanus Procellarum-regionen upplevde en lång period av månmagmatism. Men det mest betydelsefulla resultatet från denna studie är hur den lyckades begränsa åldern på några av de senaste basaltiska lavaproverna från månen. Detta etablerar inte bara en slutpunkt för månens mest aktiva vulkanperiod utan är också avgörande för att modellera dess termiska utveckling och geologiska historia.
Och som Head indikerade, fungerar det också som ett medel för att kalibrera tidpunkten för andra händelser i månens geologiska historia och på andra kroppar i solsystemet:
'När vi tittar på en yta eller ett särdrag på månen från vilket vi inte har prover för radiometrisk datering, försöker vi uppskatta dess ålder genom storleks-frekvensfördelningen av nedslagskratrar. I grund och botten, med tiden, blir större effekter mer sällsynta. Så genom att räkna kratrar av olika storlekar kan vi fastställa en relativ ålder på en yta.
Att förstå månens geologiska historia kommer att hjälpa till att rekonstruera historien om vårt solsystem. Kredit: Hernán Cañellas/Benjamin Weiss
Sist men inte minst tillåter dessa undersökningar forskare att fylla kritiska luckor i vår förståelse av månens historia. 'Men för mellan cirka en miljard och tre miljarder år sedan har vi inte många bra datapunkter för att berätta hur effektflödet ser ut,' tillade Head. 'Så att ha ett absolut radiometriskt datum för den här ytan hjälper oss att kalibrera flödeskurvan, vilket hjälper oss att datera andra ytor. Och det gäller inte bara för månen. Detta hjälper oss att kalibrera åldrar för Mars, Venus och andra ställen.'
De prover som erhållits avChang’e-5rover är också de första som återvände till jorden sedan Apollo-eran (45 år sedan). Man kan säga att resultaten av denna forskning är en förhandstitt på hur våra förnyade månutforskningsinsatser kommer att ge nya och värdefulla insikter om hur jord-månesystemet bildades och utvecklades. Dessa kunde i sin tur belysa hur beboeliga förhållanden uppstod och varade på jorden men inga andra kroppar i solsystemet.
Vidare läsning: Brown University , Vetenskap