Rocile de lună dezvăluie istoria lunară ascunsă

Această misiune și misiunea robotizată Chang’e-5 din 2020 înainte de ea sunt primele care au întors rocile lunare pe Pământ din anii ’70. Împreună se bazează pe ceea ce oamenii de știință au învățat din misiunile din epoca Apollo, ajutând la dezvăluirea misterelor despre cum s-a format luna și de ce arată așa cum face astăzi și oferind indicii despre istoria sistemului nostru solar.

Dar rămân puzzle -uri mari, cum ar fi motivul pentru care partea îndepărtată a lunii – jumătatea care se confruntă întotdeauna de pământ – este atât de radical diferită de partea apropiată. Și ce se află în spatele constatării surprinzătoare că vulcanii lungi ar fi putut activa mult mai recent decât se credea anterior? „Cu cât ne uităm mai mult la lună, cu atât am descoperit mai mult – și cu atât ne dăm seama cât de puțin știm”, spune Clive R. Neal, un geolog la Universitatea Notre Dame, specializat în explorarea lunară.

Cu NASA intenționând să trimită astronauți înapoi pe suprafața lunii în 2027 pentru prima dată din 1972, geologii sunt încântați de ceea ce ar putea găsi acolo și de secretele științifice pe care le -ar putea dezvălui aceste probe – împreună cu ce resurse ar putea fi minate pentru o viitoare lună a lunii bază sau pentru energie regenerabilă înapoi acasă pe Pământ.

Povestea originii

Probele aduse acasă de pe lună în anii ’70 de misiunile Apollo și misiunile Luna Uniunii Sovietice s -au clarificat destul de mult despre Istoria lunii. Deoarece eșantioanele lunare au împărtășit asemănări puternice cu rocile de pământ, această greutate a adăugat ideea că luna a fost formată atunci când un obiect de dimensiuni de Marte, numit Theia, s-a ciocnit cu proto-Pământ aproximativ Acum 4,5 miliarde de ani.

Resturile de la impact au fost aruncate pe orbită în jurul Pământului și, în cele din urmă, s -au îmbrăcat în lună. În primele zile, luna era în întregime topită. Pe măsură ce oceanul Magma se răceau de -a lungul a sute de milioane de ani, luna a format o crustă și o manta sub. Piscine uriașe de cratere de impact umplute de lavă și s -au așezat în zonele joase lunare, sau Maria (latină pentru „mări”), în timp ce zonele înalte și cupolele vulcanice au apărut deasupra lor. În cele din urmă, vulcanismul a dispărut.

Fără tectonică sau vreme de farfurie, singurele lucruri rămase pentru a modifica suprafața rece și moartă a lunii au fost meteoriții. Multe dintre eșantioanele din epoca Apollo s-au constatat că s-au format din căldura și presiunea impactului în urmă cu aproximativ 3,9 miliarde de ani, ceea ce sugerează că acestea au fost rezultatul unei perioade scurte de bâlbâială intensă de rocile spațiale numite bombardarea grea târzie.

Dar cercetările din anii ’70 au perfecționat sau a schimbat această imagine. Imaginile orbitale cu rezoluție mai mare au relevat o mulțime de cratere de impact mari care par mult mai vechi de 3,9 miliarde de ani, de exemplu. S -a constatat că meteoritele găsite pe Pământ au fost ejectați din diferite zone ale lunii în timpul impacturilor mari, acoperă o gamă uriașă de vârste.

Toate aceste lucrări sugerează împreună că bombardamentul asteroid nu s -a întâmplat într -un singur vârf dramatic, ci mai degrabă pe o perioadă prelungită care a durat de la 4,2 miliarde la 3,4 miliarde de ani în urmă. În acest scenariu, eșantioanele Apollo datate la 3,9 miliarde de ani, probabil, toate proveneau doar dintr-un impact uriaș care a aruncat roca pe o zonă foarte largă, care s-a întâmplat să includă locurile de aterizare din epoca Apollo.

Luna: mort sau viu

Mistere mai mari înconjoară vulcanismul pe lună. „Lucrul canonic pe care l -am învățat în școală a fost că luna a fost moartă din punct de vedere geologic de miliarde de ani”, spune Samuel Lawrence, un om de știință planetar la NASA din Johnson Space Center din Houston.

Teoria de lungă durată a fost că un corp mic ca luna ar fi trebuit să-și piardă căldura față de spațiu relativ rapid-și o lună frigidă, stinsă, nu ar trebui să aibă o activitate vulcanică răspândită. Eșantioanele din epoca Apollo au sugerat că cea mai mare parte a acestui vulcanism s-a oprit acum 3 miliarde de ani sau mai devreme, susținând teoria. Dar cercetările din ultimele două decenii au răsturnat această viziune.

În 2014, Lawrence și colegii au considerat că unele pete de teren neregulat în mijlocul câmpiilor întunecate, sau iapă, observate de Orbiterul de recunoaștere lunară NASA au fost rezultatul vulcanismului care a continuat până când a continuat până când a continuat Acum mai puțin de 100 de milioane de ani. „Acest lucru este total surprinzător”, spune cosmochemistul Qing-Zhu Yin de la Universitatea din California, Davis.

Ultimele misiuni de retur de probă au adăugat mai multe dovezi concrete pentru vulcanismul recent. În 2020, misiunea robotică Chang’e-5 a aterizat în Oceanus Procellarum (Oceanul Furtunilor)-un loc ales parțial, deoarece părea din punct de vedere geologic tânăr, având în vedere cât de puține cratere se acumulau acolo. Destul de sigur, rocile vulcanice aduse acasă de acea misiune s -au dovedit a fi 2 miliarde de anicel mai tânăr preluat vreodată de pe lună. „Aceasta a fost o veste mare”, spune geoscientistul planetar Jim șef al Universității Brown, care a lucrat la misiunile Apollo ale NASA.

În plus, când cercetătorii au tras prin mii de mărgele de sticlă găsite în probele de sol Chang’e-5, cele mai multe dintre ele se crede că au fost create de impacturi, au identificat trei care au fost vulcanice-și numai 120 de milioane de ani. Această constatare a fost publicată doar anul trecut și încă trebuie verificată, dar dacă astfel de date recente se mențin, ei sugerează că luna ar putea să fie încă capabil să producă magmă profundă chiar și astăziSpune Yin.

Toate acestea indică faptul că luna s -ar putea să nu se răcească la fel de repede cum a crezut toată lumea. Este, de asemenea, posibil ca o parte din vulcanismul mai tânăr să fi fost alimentat de elemente radioactive subterane, care pot genera suficientă căldură pentru a forma magma și sunt cunoscute a fi predominante în anumite pete ale lunii. Acest lucru ar putea explica, de exemplu, mărgelele de sticlă vulcanică de 120 de milioane de ani. Dar nu tot vulcanismul timpuriu poate fi explicat în acest fel: Rocile vulcanice Chang’e-5, alături de aproximativ 2,8 miliarde de miliarde de roci vulcanice, aduse înapoi din partea îndepărtată de Chang’e-6, proveneau din roci sursă nu îmbogățit cu aceste elemente.

„Aruncă mai multe întrebări decât răspunde”, spune Neal. „Este securitatea locurilor de muncă pentru oameni ca mine – acum avem noi întrebări de abordat.”

Explorarea lunară înainte

Dezlegarea acestor mistere este o provocare cu o mare parte din lună neexplorată: în timp ce aproximativ 850 de kilograme de rocă de lună și sol au fost acum readuse pe pământ, totul a fost doar dintr -o mână de site -uri.

Chang’e-6 a extins această imagine aducând înapoi primele mostre din partea îndepărtată a lunii, preluată din bazinul Polului Sud-Aitken, cel mai mare, cel mai vechi și mai vechi crater de impact al satelitului. Cercetătorii sunt dornici să folosească aceste probe pentru a începe să stabilească de ce partea îndepărtată este atât de dramatic diferită de partea apropiată. Întrebările care rămân fără răspuns sunt motivul pentru care partea îndepărtată are o crustă mai groasă și este aproape lipsită de iapă de oceanele de lavă antice în comparație cu partea apropiată.

Misiunea Artemis III a NASA, planificată pentru 2027 (deși asta ar putea schimba), își propune să rupă mai mult teren nou prin aterizarea astronauților în apropierea Polului Sud al Lunii – într -un loc care este mai reprezentativ pentru geologia tipică a lunii decât site -urile Apollo – și să aducă acasă o bonanză de 150 la 180 de kilograme de eșantioane.

Acest site ar trebui să ofere informații geologice proaspete, împreună cu mai multe informații despre apa lunară. În 2018, oamenii de știință care analizează datele de mapare orbitală a confirmat că există gheață de apă la poli – dar în ce formă nu știe încă nimeni. „Este înghețat la suprafață? Este vorba de pete discrete sub suprafață? Este absorbit de cereale minerale? Este copt în regolit ca cimentul? ” Spune Juliane Gross, a NASA, care ajută la dezvoltarea planurilor pentru colectarea și curatarea de probe lunare pentru echipa de știință Artemis. „Nu știm.”

Ceea ce găsesc astronauții Artemis ar putea informa proiectele în curs de desfășurare în frunte cu China și Statele Unite pentru a stabili baze permanente pe Lună, care ar putea beneficia de apa Polului Sud. „Sunt lucruri pe care le poți respira, asta poți bea, sunt Combustibil rachetă”, Spune Lawrence.

Carieră lunară

În plus față de gheața cu apă, alte resurse potențial minate pe Lună au atras atenția, în special heliu-3. Acest izotop stabil al heliu este mult mai abundent pe lună decât pe pământ și ar putea fi un combustibil ideal pentru Fuziune nucleară (Dacă fizicienii pot face ca acest proces să funcționeze). Întreprinderile comerciale care caută să-mi facă luna au apărut, inclusiv cu sediul în Seattle Interlunecare intenționează să readucă heliul-3 pe Pământ în anii 2030, urmată de alte resurse, cum ar fi elementele rare de pământ necesare pentru tehnologii precum bateriile. Dar când exploatarea lunară va fi o realitate – consolidarea logisticii, a economiei și a preocupărilor legale – este o întrebare deschisă, spune Lawrence.

În timp ce unii oameni găsesc ideea de a extrage lunarea curată, poate exista beneficii secundare pentru minerit pe Pământ, spune Neal. Cu temperaturi polare în jur de -230 ° C (-380 ° F), exploatarea lunară ar trebui făcută fără lichide. Dezvoltarea tehnologiilor necesare pentru mineritul fără fluide ar putea atenua preocupările de mediu cu privire la apele uzate și lichidele de coadă de la minerit pe Pământ. „Gândește -te doar cum ai putea revoluționa mineritul pe această planetă”, spune el.

Dar, în primul rând, cercetătorii trebuie să afle pur și simplu mai multe despre Lună, istoria sa, geologia sa și posibilitatea extragerii resurselor-și care necesită o explorare apropiată, ceea ce este sigur că va aduce mai multe surprize. „Odată ce ești pe teren, ești ca, oh … ce este asta?” Brut spune. Ea speră că astronauții pot aduce acasă un transport mare. „Cu cât se întorc mai mult, cu atât putem face mai mult.”

Acest articol a apărut inițial în Revista cunoscutăo publicație nonprofit dedicată pentru ca cunoștințele științifice să fie accesibile tuturor. Înscrieți -vă la buletinul informativ al revistei cunoscute.