Az indiai Chandrayaan-3 holdszonda adatai arra utalnak, hogy a Holdat egykor folyékony kőzetóceán borította. A küldetés kutatóinak új tanulmánya a Nature című lapban jelent meg.

A régi és új holdi minták összehasonlítása során a kutatók arra az eredményre jutottak, hogy élete korai időszakában láva borította kísérőnket. ( NASA/Goddard Space Flight Center)

A holdszonda Vikram leszállóegysége 2023. augusztus 23-án landolt a Hold felszínén. A földi irányítók utasították a Pragyan holdjárót, hogy vizsgálja át a leszállóhely környékét, ami délebbre helyezkedett el az összes korábbi leszállóhelynél. Ennek hála lehetőség nyílt olyan holdi területek geológiai vizsgálatára, amelyekről korábban nem sikerült mintát gyűjtenünk.

A holdjáró mérései szerint a leszállóegységet körülvevő holdi talaj, a regolit kémiai összetétele viszonylag egységes, és főként egy fehér kőzettípusból, úgynevezett ferro-anortozitból áll.

A kutatók szerint a déli pólusnál gyűjtött regolit kémiai összetétele hasonlít a Hold egyenlítői régiójának két helyéről származókéra, az 1972-ben az Apollo–16 legénysége által gyűjtöttére, valamint az ugyanebben az évben a szovjet Luna–20 holdszonda által visszahozott mintákéra. Az egymástól távol eső területekről származó minták kémiai összetételének nagyfokú hasonlósága arra utal, hogy a korai Holdat egyetlen lávaóceán boríthatta be.

A Pragyan holdjáró által vizsgált regolit emlékeztet az Apollo–16 legénysége által gyűjtött mintákra. (NASA)

A csillagászok szerint a Hold kialakulását annak köszönhetjük, hogy egy Mars méretű bolygótest a Földbe csapódott, és a kilökődött kőzet később összeolvadt, majd megalkotta bolygónk kísérőjét. Úgy gondolják, hogy a lávaóceán, amely ekkor borította a Holdat, még több tíz- vagy százmillió évig is létezhetett. Végül lehűlt és kristályosodott, így jött létre az a ferro-anortozit kőzet, amely ma a Hold kérgét alkotja.

A kutatók szerint a holdi felföldek geológiai szempontból részben az ősi kérget képviselhetik. A Chandrayaan–3, az Apollo­–16 és a Luna–20 is a felföldi területeken landolt, így az általuk hozott minták lehetőséget adnak annak az elméletnek a tesztelésére, amely szerint a Holdat egy folyékony kőzetből álló óceán borította be.

A tanulmány szerint a mérések azt mutatják, hogy a Hold felszínének összetétele a holdjáró több tíz méteres működési területén egyforma. Ezek a közvetlen mérések döntő fontosságúak a keringő űreszközök megfigyeléseinek értelmezéséhez. A kutatók összehasonlították az adatokat a Chandrayaan–1 és –2 mérési eredményeivel, amelyek Hold körüli pályáról vizsgálták a felszínt.

A korábbi űrszondák mérései és a Pragyan holdjáró által végzett vizsgálatok eredményei konzisztensek, ami megerősíti a keringő egységek adatait. Ezek arra utalnak, hogy a holdfelszín kémiai összetétele a vizsgált régióban több kilométeres területen egységes.

Sok különbség van a Hold felénk néző oldala (balra) és a másik oldala (jobbra) között. (Nasa/Goddard Space Flight Center Scientific Visualization Studio)

Ezek az eredmények a holdi meteoritok vizsgálatánál is felbecsülhetetlen értékűek. A holdi kőzetek egy meteorit becsapódásakor kilökődhetnek az űrbe, később beléphetnek a Föld légkörébe, és akár földbe is csapódhatnak. Ezek azért fontosak, mert véletlenszerűen származnak a Hold különböző részeiről, így általuk olyan területekről is mintához juthatunk, amelyeket a korábbi küldetések nem vizsgáltak.

Ez az előny egyben hátrányt is jelent: nem tudhatjuk, pontosan mely területekről származnak. A Pragyan holdjáró mintái tehát értékes összehasonítási alapot nyújtanak.

A holdi lávaóceán elmélete az Apollo–11 küldetés mintáinak vizsgálata után született meg. Az Apollo–11 leszállóegysége egy főként sötét, bazaltos kőzetből álló területen landolt. (Hasonló helyen, mint az izlandi és hawaii vulkánok környezete.) A begyűjtött minták azonban egyfajta fehér kőzetet is tartalmaztak, amely anortit ásványban gazdag, innen kapta a ferro-anortozit elnevezést.

Ez arra utal, hogy a fehér kőzetdarabok az eredeti, ősi holdi kéregből származhatnak. Amikor a lávaóceán lehűlt, a sűrűbb ásványok, így az olivin és a piroxén lesüllyedtek, és egy mélyebben fekvő réteget, úgynevezett köpenyt hoztak létre, míg a ferro-anortozit tovább lebegett a nála sűrűbb láva tetején, és kialakította a Hold első kérgét.

Animáció a Hold fejlődéséről. (NASA)

Mióta az első holdi lávaóceán-modellek megjelentek, a legkülönbözőbb magyarázatok születtek a minták összetettségére és a Holddal kapcsolatos geológiai megfigyelésekre, így például arra, hogy a felénk néző oldalon a kéreg miért tűnik sokkal vékonyabbnak, mint a másik oldalon. Az sem tisztázott még, hogy miért nagyobb a vulkáni aktivitás a felénk néző oldalon, aminek következtében itt főként a sötét, bazaltos kőzet alkotta síkságok dominálnak, ellentétben a Hold másik oldalával, ahol több a ferro-anortozit.

A kutatók több részletes modellt is alkottak, hogy megtudják, hogyan jött létre a holdi kéreg, és miképpen alakították azt a vulkánkitörések és a becsapódások. Egyes modellek szerint a kéreg több rétegből áll: a felső réteget ferro-anortozit, az alatta fekvőket pedig magnéziumban gazdag kőzetek alkotják.

Érdekes módon az ebben a tanulmányban megállapított kéregösszetétel nem hasonlít arra, amit az ősi holdkéreg feltételezhetően érintetlen ferro-anortozitjától várnánk: több magnéziumot tartalmaz. Ez a megfigyelés arra utal, hogy a kéregben egyes ásványok koncentrációja nagyobb, mint amit az eredeti lávaóceán-modellek sugalltak. A kutatók mérései szerint a mai holdkéreg vegyesen áll az ősi kérget alkotó ferro-anortozitból és a mélyebben fekvő, magnéziumban gazdagabb kőzetekből.

A különböző rétegekből származó kőzetek jelenléte a mintákban azt jelentheti, hogy a mélyebben fekvő kőzetek becsapódások során kerültek a felszínre. A Chandrayaan-3 leszállóhelyét 1,5–2 kilométernyi kidobódott kőzet boríthatja, amely a Hold déli pólusvidékén található hatalmas becsapódási felszínformából, az Aitken-medencéből származik. Ezt a 2500 kilométer átmérőjű medencét a Hold történetének korai időszakában történt gigantikus becsapódás hozhatta létre.

Az ezt követő becsapódások újabb kőzeteket hoztak a felszínre, amelyek összekeveredtek a területet alkotó anyaggal, így jöhetett létre az a kémiai összetétel, amit a Chandrayaan-3 küldetés mintájában találtak.

Forrás: phys.org, The Conversation