Túloldali kőzetek
(Rovat: Távoli világok kutatói, Kína a világűrben - 2025.08.28 07:15.)

Miért olyan különleges a Hold túlsó oldala? A kínai Csang’e–6 szonda mintái erre is választ adhatnak.

A Hold felénk forduló oldalát jól ismerjük, beleértve a tengereknek (mare) nevezett nagy, sötétebb színű lávasíkságokat, amelyek egykori nagy becsapódások nyomán jöttek létre. A Hold túlsó oldalát csak az űreszközöknek köszönhetően ismerjük, de az már az első képek alapján nyilvánvaló volt, hogy ott hiányoznak a „tengerek”, a világosabb színű, ősi felszínt sűrűn borítják a kráterek. Kevésbé szembeötlő különbség a két oldal között, hogy a felénk néző oldalon vékonyabb a kéreg, a túlsó oldalon viszont a kéreg alatti köpeny az innenső oldalhoz képest jelentősen elszegényedett egyes elemekben. A korábban a Földre hozott, és a földi laboratóriumokban alaposan tanulmányozott minták kivétel nélkül a Hold innenső oldaláról származtak.

A 2500 km átmérőjű Déli-sarki Aitken-medence a Hold déli pólusától az Aitken-kráterig tart. A Csang’e–6 szonda a medence északnyugati részén (a képen jobbra fent, a medence körvonala közelében) lévő Apollo-kráterben szállt le. Az Apollo-kráter a közepén látható sötétebb foltról könnyen felismerhető. (Kép: NASA / GSFC / Arizona State University)

A helyzet 2024 júniusában változott, amikor a kínai Csang’e–6 (Chang’e–6) szonda leszállt a Hold túlsó oldalára, a Déli-sarki Aitken-menecében lévő Apollo-kráterben, ahonnan sikerült 1935,3 gramm tömegű mintát hoznia. A Déli-sarki Aitken-menece az ismert legősibb becsapódásos alakzat a Holdon, kora 4,25 milliárd év. Kérdés, hogy miféle becsapódás hozhatta létre a 2500 km átmérőjű medencét, és vajon ez az esemény felelős lehet-e a Hold két oldalának szembeötlően eltérő tulajdonságaiért.

A Csang’e–6 mintái az elsők, amelyek a Hold túlsó oldaláról származnak, ily módon lehetőséget adnak arra, hogy a szakemberek közelebb jussanak a fenti kérdés megválaszolásához. A minták részletes vizsgálata eredményeképpen a Kínai Tudományos Akadémia kutatócsoportja négy fontos felfedezést jelentett be.

Fantáziarajz a Hold felszínén, a Déli-sarki Aitken-medencében dolgozó Csang’e–6 űrszondáról, a látóhatár közelében a Földdel. (Természetesen az is csak a rajzoló fantáziájának szüleménye, hogy a szonda leszállóhelyéről nézve a Föld bármikor is a horizont fölött látszana. Egyébként nem lett volna szükség a Csüecsiao–2 relészonda pályára állítására...) )(Frissítés: egy olvasónk látni vélte a napelemtáblákat, így az talán mégis a relészonda, ahová a kommunikáció irányul – ha így van, ezúton kérünk elnétést az ismeretlen grafikustól. – A szerk.) (Fantáziarajz: Chinese National Space Administration)

Megállapították, hogy a mintákban olyan vulkanikus eredetű kőzetek (bazaltok) találhatók, amelyek két, hosszan tartó vulkanikusan aktív időszakban kerültek a Hold túlsó oldalán a felszínre, az egyik ilyen időszak mintegy 4,2 milliárd évvel ezelőtt volt, a másik 2,8 milliárd évvel ezelőtt. Véleményük szerint a 4,2 milliárd éves bazalt állhat kapcsolatban a Déli-sarki Aitken-medence keletkezésével, mert magas az alumíniumtartalma, amihez a kéregben található plagioklász ásványok jelenlétére volt szükség. Ezzel szemben a 2,8 milliárd éves bazalt a kéreg mélyebb rétegéből származik, és a holdi magmaóceán kristályosodásának korai időszakából ered.

A következő felfedezés szempontjából fontos ennek a holdi magmaóceánnak az evolúciója, miszerint a bazaltminták geokémiai elemzése arra enged következtetni, hogy a kőzetek mélyen a felszín alatt keletkeztek, ahol az anyag egyes elemekben, például tóriumban elszegényedett. Nem lehet tudni, hogy ez az elszegényedett köpenyanyag csak a Déli-sarki Aitken-medence alatti térségre jellemző, vagy a Hold nagyobb területeire is. Lehetséges, hogy az elszegényedett köpeny már a Hold keletkezésekor létrejött, amely esetben ennek az égitest innenső és túlsó oldalára egyformán jellemzőnek kell lennie. A másik lehetőség viszont az, hogy az elszegényedés csak akkor történt, amikor a holdi magmaóceán kialakult és anyaga elkezdett kristályosodni. A kérdés eldöntéséhez további mintákat kellene gyűjteni a Hold túlsó oldaláról, lehetőség szerint a Déli-sarki Aitken-medencén kívüli területekről is.

A harmadik felfedezés meglepő: vizet találtak a Holdon. A mennyiség persze felettébb csekély, mindössze milliomod részekről (ppm, parts per million) beszélhetünk. Annak idején az Apollo-kőzetmintákat „csontszáraznak” találták, a túloldali minták pedig még azoknál is szárazabbaknak bizonyultak, víztartalmuk bármely, az innenső oldalról származó mintáénál alacsonyabb.

A negyedik felfedezés a Hold egykori mágneses terével áll kapcsolatban. A Holdnak jelenleg nincs globális mágneses tere, sőt az egykori mágnesség nyomai is csak néhány anomális foltban, az úgynevezett mágneses örvényekben (magnetic swirls, lunar swirls) maradtak meg. A Csang’e–6 mintáiban megtalálták az ősi mágneses tér nyomait, elemzésük arra engedett következtetni, hogy kezdetben a mágneses tér hosszú időn keresztül gyengült, de körülbelül 2,8 milliárd évvel ezelőtt erősödni kezdett. Ez azt jelenti, hogy a Hold belsejében lévő dinamó fluktuált, esetleg időszakosan megerősödött, ahelyett, hogy egyenletesen gyengült volna. A mágneses tér erősödésének időszaka egybeesik a vulkanizmus megerősödésének időszakával, amint azt a kőzetekből kimutatták. Ebből a kutatók arra következtetnek, hogy 2,8 milliárd évvel ezelőtt a Hold belseje még nagyon sok (hő)energiát őrzött a keletkezése időszakából, talán abban az időben még tartott az anyag konvekciószerű felfelé áramlása az égitest köpenyében. Ez a feláramlás nemcsak a vulkanizmus erősödését okozta, hanem hozzájárult ahhoz, hogy a felszínről a víz legnagyobb része elpárologjon, és a Hold kiszáradjon.

Ha a most felfedezett jelenségek – az ősi vulkanizmus, a mágnesség, a köpeny elszegényedése bizonyos fontos elemekben és a víz mennyisége – kapcsolatban állnak a Déli-sarki Aitken-medence keletkezését okozó becsapódással, akkor annak a Holdon messze túlmutató következményei lehetnek. Más égitesteken – elsősorban a Merkúron és a Marson – is kimutathatók hasonlóan tekintélyes méretű becsapódások maradványai, nincs kizárva, hogy eddig alábecsültük ezek szerepét a bolygók fejlődésében.

A kínai kutatók a Csang’e–6 mintáinak elemzése során született felfedezéseiket a Nature-ben négy cikkben publikálták (lásd lent).