Månprovet från Kinas månfärd 2020 innehåller mineraler som ger ledtrådar till månens historia

Fresh Crater on Oceanus Procellarum. Credit: NASA/GSFC/Arizona State University
Fresh Crater on Oceanus Procellarum. Credit: NASA/GSFC/Arizona State University

Jordens måne fick sitt schweizerostliknande utseende genom att himlakroppar kraschade in i dess yta och bildade nedslagskratrar. Men kratrarna var inte allt som lämnades kvar; det intensiva trycket och temperaturen från en sådan kollision påverkade också de stenar och det damm som täckte månytan, så kallad regolit, och förändrade dess mineralsammansättning och struktur. Genom att analysera de resulterande mineralerna kan moderna forskare få ledtrådar till månens förflutna.

Kinas Chang’e-5, det första månprovsuppdraget sedan Sovjetunionens Luna 24 1976, levererade 1,73 kg regolit från Oceanus Procellarum, ett plan som fått sitt namn efter sin enorma storlek. Provet landade med Chang’e-5 (CE-5) i slutet av 2020 och innehöll ett nytt mineral, Changesite-(Y), samt en förbryllande kombination av kiseldioxidmineraler.

I Matter and Radiation at Extremes jämförde forskare från Chinese Academy of Sciences CE-5:s materialsammansättning med andra regolitprover från månen och Mars. De undersökte potentiella orsaker och ursprung till månprovets unika sammansättning.

Asteroider och kometer kolliderar med månen i extrema hastigheter, vilket orsakar metamorfos (chock) i månens bergarter. Denna temperatur- och tryckförändring sker snabbt och har distinkta egenskaper, inklusive bildandet av kiseldioxidpolymorfer som stishovite och seifertite, som är kemiskt identiska med kvarts men har olika kristallstrukturer.

”Även om månytan är täckt av tiotusentals nedslagskratrar är högtrycksmineraler ovanliga i månprover”, säger författaren Wei Du. ”En av de möjliga förklaringarna till detta är att de flesta högtrycksmineraler är instabila vid höga temperaturer. Därför kan de som bildades under nedslaget ha upplevt en retrograd process.”

Ett kiselfragment i CE-5-provet innehåller dock både stishovit och seifertit, mineraler som teoretiskt sett endast kan samexistera vid mycket högre tryck än vad provet tycks ha upplevt.

Författarna fastställde att seifertit existerar som fasen mellan stishovit och en tredje kiseldioxidpolymorf, α-kristobalit, som också finns i provet.

”Med andra ord kan seifertit bildas från α-kristobalit under komprimeringsprocessen, och en del av provet omvandlas till stishovit under den efterföljande temperaturhöjande processen”, säger Du.

Uppdraget resulterade också i ett nytt månmineral, Changesite-(Y), ett fosfatmineral som kännetecknas av färglösa, transparenta kolonnformade kristaller.

Forskarna uppskattade topptrycket (11-40 GPa) och varaktigheten (0,1-1,0 sekund) för den kollision som formade provet. Genom att kombinera denna information med stötvågsmodeller uppskattade de att den resulterande kratern var mellan 3 och 32 kilometer bred, beroende på nedslagsvinkeln.

Fjärrobservationer visar att avlägsna ejektor i CE-5 regoliten huvudsakligen kommer från fyra nedslagskratrar, och Aristarchus-kratern är den yngsta av de fyra avlägsna kratrarna. Eftersom seifertit och stishovit lätt störs av termisk metamorfism, drog de slutsatsen att kiselfragmentet sannolikt härrörde från den kollision som bildade Aristarchus-kratern.

Detta provåterföringsuppdrag visade hur kraftfull modern analys är och hur den kan hjälpa till att avslöja himlakropparnas historia.

Ytterligare information: High-pressure minerals and new lunar mineral Changesite-(Y) in Chang’e-5 regolith, Matter and Radiation at Extremes (2024). DOI: 10.1063/5.0148784

Bli först med att kommentera

Lämna ett svar

Din e-postadress kommer inte att publiceras.