Az űrkutatás történetében először magmás kőzetekre bukkantak a kínaiak a Holdon

Máris fontos felfedezést tett a kínai nemzeti űrügynökség, a CNSA idén januárban a Hold túlsó oldalán landoló Csang'o–4 űrszondája és az általa szállított Yutu-2 holdjáró. A Déli Pólus-Aitken medencében található, Kármán Tódorról elnevezett Von Kármán kráterben vizsgálódó Yutu-2 valószínűleg a Hold köpenyéből, az égitest felszíne és magja közötti 1200 kilométeres részből származó ásványokra bukkant. Ilyen ásványt eddig még soha sem sikerült találni a Holdon.

A felfedezést a Nature szerdai számában megjelent tanulmányukban tették közzé Chunlai Li és kollégái. A leszállóhely közelében lévő kőzetek spektroszkópos analízisen alapuló vizsgálatok olivin szilikátásványt és a láncszilikátok közé tartozó piroxén ásványok jelenlétét érzékelték. Ezek  a holdköpeny felső részében keletkezhettek, és egy közeli krátert létrehozó becsapódás révén kerülhettek a felszínre.

A Yutu-2 holdjáró a Csang'o–4 felvételén.Fotó: CNSA/CLEP

Az eredményeket értékelő, a Toulouse-i Egyetem asztrofizikai és bolygótudományi kutatóintézetében dolgozó Patrick Pinet a Nature-nek elmondta: a Yutu-2 felfedezései segíthetnek megállapítani a Hold felső köpenyének összetételét, a Hold egykori magmaóceánjának tulajdonságait, valamint általánosságban új információkat szolgáltathatnak bolygók belsejének kialakulásáról és időbeli változásáról.

A Yutu-2-t szállító Csang'o–4 űrszonda 2018. december 7-én indult a Xichang-űrközpontból, és idén január 3-án sikeresen végrehajtotta az első kontrollált landolást a Hold túlsó oldalán. Mivel a Földről közvetlen kommunikáció nem lehetséges a Hold túlsó oldalával, az adatátvitelt a korábban a Lagrange-2 pontba indított Queqiao átjátszó-űrszondán keresztül oldotta meg a kínai űrügynökség.

Egy 2500 kilométeres kráter segít feltárni a Hold belső összetételét

A Hold nagyjából 4.51 milliárd évvel ezelőtt keletkezett, amikor a kaotikus korai naprendszerben egy Marshoz hasonló méretű, Theiának elnevezett égitest összeütközött a Földdel. A becsapódás félelmetes ereje óriási mennyiségű anyagot vájt ki a Földből és a Theiából, és ez az anyag Föld körüli pályára állva viszonylag gyorsan összeállt a mai Holddá. A felszínt kezdetben egy olvadt kőzetekből álló magmaóceán borította, amelyben felülre rendeződtek a könnyebb és alulra a nehezebb, nagyobb sűrűségű anyagok. A megszilárdulás után a könnyebb részekből jött létre a főleg plagioklász földpát ásványokat tartalmazó holdkéreg, alatta pedig a magmás, vasban és magnéziumban gazdag, olivin és piroxén ásványokat tartalmazó holdköpeny.

A holdköpeny összetétele, szerkezete és egyéb tulajdonságai pontosan nem ismertek, így a belőle származó anyagokhoz való hozzáférés a holdkutatás és általában a bolygókutatás egyik legfontosabb célkitűzése. Korábban sem a Luna szovjet mintavisszahozó űrszondák, sem az Apollo-holdraszállások során az űrhajósok által visszajuttatott minták között nem találtak egyértelműen magmából származó kőzetet. A köpeny tanulmányozására az olyan nagy becsapódási kráterek adnak reális lehetőséget, mint a Déli Pólus-Aitken (SPA) medence a Hold túlsó oldalán. Az ilyen nagyságú becsapódások áttörhettek a kérgen, és több száz kilométer mélyre hatolva kivájhattak anyagot a köpenyből, lehetővé téve annak felszíni vizsgálatát. Ezt alátámasztja az amerikai űrügynökség, a NASA Grail űrszondájának mérései által a korábban feltételezettnél vékonyabbnak talált holdkéreg. Továbbá a NASA M3 holdi ásványtani térképező spektrométer (Moon Mineralogy Mapper), az indiai Chandrayaan-1 holdszondán elhelyezett, a felszín ásványi összetételét feltérképezni hivatott berendezés néhány éve talált is ilyen magmás kőzetekre utaló nyomokat az Déli Pólus-Aitken (SPA) medencében.

A Von Kármán-kráter a Csang'o-4 leszállóhelyével, a Déli Pólus-Aitken medencében.Fotó: Li et al./Csang'o-2/CNSA

A Csang'o-4 az SPA medencében található 186 kilométeres átmérőjű Von Kármán-kráterben szállt le, útjára engedve a Yutu-2 holdjárót. A kutatók a Yutu-2 látható és közeli infravörös spektrométerét (VNIS) használták a leszállóhely környezetében lévő kőzetek és talaj összetételének helyben történő feltérképezésére. A VNIS visszaverődésispektrum-adatokat mér, a 450-2400 nm-es hullámhosszakon. A spektrométerek adatainak kezdeti feldolgozása arra utalt, hogy a leszállóhely magmás kőzetekben gazdag. A részletesebb elemzés során a színkép jeleket alacsony kalcium tartalmú piroxén (LCP), magas kalcium tartalmú piroxén (HCP) és olivin tartalmú ásványokként értelmezték a szakemberek. A Yutu-2 holdjáró 15. és 16. navigációs pontján végzett méréseinél eltérő ásvány koncentrációkat találtak a szakemberek, utóbbinál nagyobb, előbbinél kisebb olivin koncentrációval. A 15-ik mérési ponton 48 százalék olivin, 42 százalék LCP és 10 százalék HCP koncentrációt figyeltek meg a kőzetekben, a 16-ikon pedig 55 százalék olivin-t, 38 százalék LCP-t és mindössze 7 százaléknyi HCP-t.

A Csang'o-4 leszállóegység a Von Kármán-kráterben a Yutu-2 felvételén.Fotó: CNSA/CLEP

A szakemberek szerint a terület geológiája megerősíti azt a konklúziót, hogy a szonda által látott anyagok a köpenyből származnak, mert azokat a közeli 72 kilométeres Finsen-krátert létrehozó kisbolygó vájhatta ki a köpenyből, a Yutu-2 által megfigyelt ejecta (a becsapódás során a felszínre került törmelék) pedig onnan került a szonda vizsgálati területére.

A Csang'o-4 leszállóhelyén lévő anyagok tehát eltérnek az eddig vizsgált holdi kőzetek összetételétől, és nagy valószínűséggel magmás komponenseket tartalmaznak, főleg kis kalciumtartalmú piroxént és olivint. Mindez a tanulmány szerzői szerint azt jelentheti, hogy az olivinben gazdag holdköpenymodelleket nem lehet kizárni, továbbá hogy a Hold felső köpenye többnyire hasonló arányú kis kalcium tartalmú piroxénből és olivinből állhat.

A kutatók a Csang'o-4 és a Yutu-2 további méréseivel szeretnék megerősíteni ezeket a kezdeti megfigyeléseket.