A Hold vasmagjáról és egykori magmaóceánjáról mesélnek az Apollo-program mintái

3324

A Hold korai fejlődéstörténetének kulcsfontosságú pillanatairól árulkodhatnak a NASA Apollo-küldetések során begyűjtött vulkanikus kőzetminták; megfigyelhető a vasmag kialakulása vagy a holdi magmaóceán kikristályosodása is. Az új tanulmányt a Science Advances nemzetközi tudományos folyóiratban publikálták.

A Holdat borító magmaóceán fantáziarajza. (Forrás: NASA/GSFC)

A kutatás során másodlagos semleges-részecske/ion tömegspektrométerrel (SNMS/SIMS) tanulmányozták az Apollo-15 és -17 küldetések során gyűjtött obszidián (vagy más néven vulkáni üveg) mintákat. A primitív vulkanikus anyagok kénizotóp összetételét elemezték, melyből a láva kémiai fejlődését lehet megismerni keletkezésétől a mozgásán át egészen a kitöréséig.

Alberto Saal, a Brown Egyetem geológusa és a tanulmány egyik társszerzője szerint sok éven át úgy tűnt, hogy a holdi bazaltos kőzetek kénizotóp aránya nem túl változatos. Ez azt sugallná, hogy a Hold belsejében gyakorlatilag homogén a kénizotóp arány. Modern in-situ elemző technikákkal vizsgálva viszont sikerült kimutatni, hogy az obszidián izotóp arányai széles skálán mozognak – a változatosságot pedig a hold korai fejlődéstörténetének eseményei magyarázzák.

A fő célpont a “nehéz” kén-34 izotóp és a könnyebb kén-32 izotóp aránya, mely az első tanulmányok eredményei szerint általánosan a nehezebb izotóp felé volt eltolódva. A közel homogén kénizotóp arány viszont kevéssé illeszkedett a holdmintákban mért más elemek és izotóp arányaik nagy eltéréseihez.

Az Apollo-17 küldetés során gyűjtött holdi mintában látható obszidián szferulák, gömböcskék narancs színben láthatók. A legnagyobb 0,2 mm átmérőjű, a sötétebb szemcsék pedig ilmenitből állnak (vas-titán oxid). (Forrás: NASA/Arizona State Egyetem, Digital Petrographic Slide Collection)

Az új tanulmányban 67 egyedi obszidiánmintát és olvadékzárványait vizsgálták – ezek az üveg kristályai közt megkötődött olvadt lávacseppek. Kitörés közben az olvadt lávából gáz formájában távozik a kén és más illékony anyagok – ezt nevezik a kigázosodás folyamatának -, a zárványok viszont még ez előtti állapotukban őrzik meg az olvadt lávát, így képet kapunk az eredeti anyagról. A kutatás során használt SIMS technológiával az olvadékzárványokban és obszidiánokban vizsgálták a kénizotópok arányait, az eredményekből pedig finomhangolták a kigázosodás modelljét minden mintára. Ennek ismeretében ugyanis már vissza lehet következtetni a láva eredeti forrásának kénizotóp összetételére.

Az eredmények szerint a lávaminták a Hold belsejének különböző tározóiból származnak, melyek kénizotóp arányai már széles skálán mozognak. A mintákban talált értékeket a Hold korai fejlődéstörténetének eseményeivel lehet magyarázni. A némely obszidiánmintában talált könnyebb izotóparány például konzisztens a fiatal olvadt Hold vasmagjának szegregációjával. Mikor egy planetáris test vasmagja elválik a test más anyagaitól, ként is magával visz. A folyamat során többnyire a nehezebb kén-34 izotóp keveredik a magba, a visszamaradt magma így a könnyebb kén-32 izotópban gazdag lesz.

A nehezebb izotóparányokat a korai olvadt Hold hűlésével és kristályosodásával lehet értelmezni. A kristályosodás folyamata ként von el a magmából, szilárd, kén-34 izotópban gazdag tározókat alakítva ki. Valószínűleg ez a folyamat magyarázza a holdi obszidián és bazaltkőzetekben talált nehezebb izotópok jelenlétét. Az eredmények szerint a Hold fejlődésében bekövetkezett kritikus eseményeinek nyomai találhatóak ezekben a mintákban – minél fejlettebb és jobb módszerekkel vizsgáljuk pedig ezeket, annál több mindent tudhatunk meg hűséges égi kísérőnkről.

Forrás: Brown University

Hozzászólás

hozzászólás