När du går runt på mjuk mark, märker du hur dina fötter lämnar avtryck? Kanske har du spårat en del av den lösare jorden på din trädgård in i huset ibland? Om du skulle plocka upp några av dessa spår – det vi kallar smuts eller jord – och undersöka dem under ett mikroskop, vad skulle du se?
I huvudsak skulle du se komponenterna i det som kallas regolit, som är en samling av partiklar av damm, jord, bruten sten och andra material som finns här på jorden. Men intressant nog kan samma grundmaterial också hittas i andra terrestra miljöer - inklusive Månen, Mars, andra planeter och till och med asteroider.
Definition:
Termen regolit hänvisar till alla lager av material som täcker fast sten, som kan komma i form av damm, jord eller bruten sten. Ordet kommer från kombinationen av två grekiska ord - rhegos (som betyder 'filt') och lithos (som betyder 'klippa).
Jorden:
På jorden tar regolit formen av smuts, jord, sand och andra komponenter som bildas som ett resultat av naturlig väderpåverkan och biologiska processer. På grund av en kombination av erosion, alluvialavlagringar (d.v.s. rörligt vatten som avsätter sand), vulkanutbrott eller tektonisk aktivitet, mals materialet långsamt ner och läggs ut över fast berggrund.
Bild på Mt Magnet i Central Yilgarn Craton i västra Australien, som dateras till den prekambriska eran. Kredit: geomorphologie.revues.org
Den kan bestå av leror, silikater, olika mineraler, grundvatten och organiska molekyler. Regolit på jorden kan variera från att vara väsentligen frånvarande till att vara hundratals meter tjock. Dess kan också vara mycket ung (i form av aska, alluvium eller lavasten som just deponerats) till hundratals miljoner år gammal (regolit som dateras till den prekambriska åldern förekommer i delar av Australien).
På jorden är förekomsten av regolit en av de viktigaste faktorerna för de flesta liv, eftersom få växter kan växa på eller inom fast sten och djur skulle inte kunna gräva eller bygga skydd utan löst material. Regolit är också viktigt för människor eftersom det har använts sedan civilisationens gryning (i form av lertegel, betong och keramik) för att bygga hus, vägar och andra anläggningsarbeten.
Skillnaden i terminologi mellan 'jord' (aka. smuts, lera, etc.) och 'sand' är närvaron av organiskt material. I det förra finns det i överflöd och är det som skiljer regolit på jorden från de flesta andra terrestra miljöer i vårt solsystem.
Månen:
Månens yta är täckt med ett fint pulverformigt material som forskare kallar det för 'månregolit'. Nästan hela månens yta är täckt av regolit, och berggrunden är bara synlig på väggarna i mycket branta kratrar.
Jorden sedd från månen av rymdfarkosten Apollo 11, över ett hav av månjord. Kredit: NASA
Månregoliten bildades under miljarder år av konstanta meteoritnedslag på månens yta. Forskare uppskattar att månens regolit sträcker sig ner 4-5 meter på vissa ställen, och till och med så djupt som 15 meter i de äldre höglandsområdena.
När planerna sattes samman för Apollo-uppdragen, vissa forskare var oroliga att månregoliten skulle vara för lätt och pudrig för att bära månlandarens vikt. Istället för att landa på ytan var de oroliga att landaren bara skulle sjunka ner i den som en snöbank.
Men landningar utförs av robotic Besiktningsman rymdfarkoster visade att månens jord var tillräckligt fast för att stödja en rymdfarkost, och astronauter förklarade senare att månens yta kändes väldigt fast under deras fötter. Under Apollo-landningarna fann astronauterna ofta att det var nödvändigt att använda en hammare för att köra in ett kärnprovtagningsverktyg i den.
När astronauterna nådde ytan rapporterade de att det fina måndammet fastnade på deras rymddräkter och sedan dammade av insidan av månlandaren. Astronauterna hävdade också att det kom in i deras ögon, vilket gjorde dem röda; och ännu värre, fick till och med in i deras lungor och gav dem hosta. Måndamm är mycket slitande och har uppmärksammats för sin förmåga att slita ner rymddräkter och elektronik.
Alan Bean tar ett prov av månregolit under Apollo 12-uppdraget. Kredit: NASA
Anledningen till detta är att månregoliten är skarp och taggig. Detta beror på det faktum att månen inte har någon atmosfär eller rinnande vatten på sig, och därför ingen naturlig vittringsprocess. När mikrometeoroiderna smällde in i ytan och skapade alla partiklar fanns det ingen process för att slita ner dess vassa kanter.
Termen månjord används ofta omväxlande med 'månregolit', men vissa har hävdat att termen 'jord' inte är korrekt eftersom det definieras som att det har organiskt innehåll. Standardanvändning bland månforskare tenderar dock att ignorera den distinktionen. 'Lunar dust' används också, men främst för att hänvisa till ännu finare material än månjord.
När NASA arbetar med planer på att skicka tillbaka människor till månen under de kommande åren, arbetar forskare med att lära sig de bästa sätten att arbeta med månregoliten . Framtida kolonister skulle kunna bryta mineraler, vatten och till och med syre ur månens jord, och även använda det för att tillverka baser med.
Mars:
Landers och rovers som har skickats till Mars av NASA, ryssarna och ESA har returnerat många intressanta fotografier som visar ett landskap som är täckt av stora vidder av sand och damm, såväl som stenar och stenblock.
En framgångsrik skopa av Mars regolit utförd av NASA:s Phoenix-landare. Kredit: NASA/JPL-Caltech/University of Arizona/Max Planck Institute
Jämfört med månens regolit är Mars-damm mycket fint och tillräckligt mycket kvar i atmosfären för att ge himlen en rödaktig nyans. Dammet plockas ibland upp i stora planetomfattande dammstormar, som är ganska långsamma på grund av atmosfärens mycket låga densitet.
Anledningen till att Mars regolit är så mycket finare än den som finns på månen tillskrivs det strömmande vattnet och floddalarna som en gång täckte dess yta. Marsforskare studerar för närvarande huruvida Mars regolit fortfarande formas i den nuvarande epoken också.
Man tror att stora mängder vatten och koldioxidisar förblir frusna i regoliten, vilket skulle vara användbart om och när bemannade uppdrag (och till och med koloniseringsinsatser) äger rum under de kommande decennierna.
Mars måne Deimos är också täckt av ett lager av regolit som uppskattas vara 50 meter (160 fot) tjockt. Bilder tillhandahållna av Viking 2 orbiter bekräftade sin närvaro från en höjd av 30 km (19 miles) över månens yta.
Asteroider och yttre solsystemet:
Den enda andra planeten i vårt solsystem som är känd för att ha regolit är Titan , Saturnus största måne. Ytan är känd för sina omfattande sanddyner, även om det exakta ursprunget till dem inte är känt. Vissa forskare har föreslagit att de kan vara små fragment av vattenis som eroderats av Titans flytande metan , eller möjligen partikelformigt organiskt material som bildades i Titans atmosfär och regnade ner på ytan.
En annan möjlighet är att en serie av kraftfulla vindvändningar , som inträffar två gånger under ett enda Saturnus-år (30 jordår), är ansvariga för att bilda dessa sanddyner, som mäter flera hundra meter höga och sträcker sig över hundratals kilometer. För närvarande är jordforskare fortfarande inte säkra på vad Titans regolit består av.
Data som returneras av Huygens Probes penetrometer indikerade att ytan kan vara lerliknande, men långtidsanalys av data har antytt att den kan vara sammansatt av sandliknande iskorn. Bilderna som tas av sonden vid landning på månens yta visar en platt slätt täckt av rundade småstenar, som kan vara gjorda av vattenis, och antyder verkan av att röra vätskor på dem.
Asteroider har också observerats ha regolit på sina ytor. Dessa är resultatet av meteoritnedslag som har ägt rum under loppet av miljontals år, pulveriserat deras ytor och skapat damm och små partiklar som bärs in i kratrarna.
Falsk färgbild tagen av NASA:s NEAR Shoemaker-kamera av Eros 5,3-kilometer (3,3 mil) ytkrater, som visar närvaron av regolit inuti. Kredit: NASA/JPL/JHUAPL
NASA NÄRA Skomakare rymdskepp producerade bevis på regolit på ytan av asteroiden 433 Eros , som fortfarande är de bästa bilderna av asteroidregolit hittills. Ytterligare bevis har tillhandahållits av JAXA Hayabusa uppdrag , som gav tydliga bilder av regolit på en asteroid som ansågs vara för liten för att hålla fast vid den.
Bilder som tillhandahålls av kamerorna optiska, spektroskopiska och infraröda fjärravbildningssystem (OSIRIS) ombord på Rosetta rymdfarkost bekräftade att asteroiden 21 Lutetia har ett lager av regolit nära sin nordpol, som sågs strömma in stora jordskred förknippas med variationer i asteriodens albedo.
För att bryta ner det kortfattat, varhelst det finns sten, kommer det sannolikt att finnas regolit. Oavsett om det är produkten av vind eller strömmande vatten, eller närvaron av meteorer som slår mot ytan, kan gammaldags 'smuts' hittas nästan var som helst i vårt solsystem; och troligen i universum bortom...
Vi har gjort flera artiklar om månens regolit här på Universe Today. Här är ett sätt som astronauter kan göra extrahera vatten från månens regolit med enkla köksmaskiner och en artikel om NASA leta efter en mångrävare .
Vill du köpa en månregolitsimulant? Här är en sida som låter dig köpa den. Vill du vara en mångruvarbetare ? Det finns massor av bra metall i den månregoliten.
Du kan lyssna på en mycket intressant podcast om månens bildning från Astronomy Cast, Avsnitt 17: Var kom månen ifrån?
Referens:
NASA