Máig olvadt lehet a Hold felénk néző oldalán a holdköpeny mélye egy friss kutatás szerint, ami megvilágítja, miért néz ki teljesen másként a szomszédos égitest Föld felé néző és túlsó oldala.

A Hold kötött tengelyforgása miatt mindig ugyanazt az oldalát mutatja a Föld felé, így túlsó oldalát az emberiség először a szovjet Luna–3 szondának köszönhetően pillanthatta meg 1959-ben. Már ezekből a rossz minőségű felvételekből látszott, hogy a felénk néző oldalhoz képest a túlsó oldalon alig találhatók holdtengereknek nevezett, ősi vulkáni aktivitást tükröző lávasíkságok. Ehelyett a Földről nem látható oldal felszíne megviselt képet mutat erős kráterezettsége és becsapódási medencéi miatt.

Ryan Park, az amerikai űrügynökség (NASA) JPL kutatóintézetének szenior kutatója és kollégái páratlan betekintést nyertek a Hold belső szerkezetében fellelhető eltérésekbe két, az amerikai diákok által Ebbnek és Flownak elnevezett űrszonda segítségével. A NASA GRAIL küldetésének keretében 2011-ben fellőtt űreszközök egyéves működésük során az eddigi legprecízebb térképet készítették el a Hold gravitációs teréről.

A Nature folyóiratban szerdán megjelent tanulmányuk szerint a Hold két oldala közötti eltérés végső soron a köpeny hőmérséklet-különbségeire vezethető vissza, amelyek nemcsak az égitest keletkezésekor voltak jelen, hanem máig fennállnak. A GRAIL méréseivel a kutatók azt használták ki, hogy a Hold gravitációs tere a Föld körül keringő égitest és bolygónk között fellépő árapályerők hatására időben változik – és ennek mértéke függ a Hold belső felépítésétől, így lehetővé teszi annak vizsgálatát.

A Hold belső szerkezete a Földhöz hasonlóan magra, köpenyre és kéregre különíthető el. A nagyrészt vasból álló mag viszonylag kis méretű, az égitest átmérőjének mindössze 20 százalékát teszi ki. Ezt egy kiterjedt holdköpeny öleli körül, aminek vastagsága eléri az 1350 kilométert. A köpenyt pedig a kéreg veszi körül, ami az égitest felénk néző oldalán 30-40 kilométer, túlsó oldalán pedig 50-60 kilométer vastag.

Ebb és Flow mérései megmutatták, hogyan változik a Hold gravitációs tere

Ebb és Flow 2011-2012 között keringtek a Hold körül, egymástól 65-225 kilométerre. A két űrszonda egymáshoz, valamint Földhöz viszonyított távolságának rendkívül precíz mérése alapján fokozatosan, minden korábbinál jobban feltérképezték a Hold gravitációs terét és annak időbeli alakulását. A mostani vizsgálat lényegét a Hold gravitációs terében az árapályhatások révén bekövetkező torzulás meghatározása adta, amit a Love-féle k₃ szám fejez ki.

Ennek értékét a kutatók 0,0163-ban állapították meg, ami jelentősen magasabb a korábban becsültnél. Ezt elsődlegesen azzal magyarázzák, hogy az Ebb és Flow küldetésük második, meghosszabbított szakaszában a Hold felszínéhez közelebb keringtek, így részletesebb gravitációs adatokat tudtak gyűjteni. Az érték 72 százalékkal nagyobb, mint amit akkor várnánk, ha az égitest belseje gömbszimmetrikus lenne, ami jelentős oldalirányú, vagyis a felszínnel párhuzamosan húzódó belső különbségekre utal.

A gravitációs tér torzulásában megfigyelt, korábbinál magasabb érték egy 2-3 százalékos különbségre lehet visszavezethető a felénk néző és a túlsó oldal holdköpenye között abban, hogy a Hold kőzetrétegei oldalirányba mennyire könnyen deformálhatók (nyírási modulus). Ha egy réteg szilárd, akkor a nyírási modulus értéke magasabb, ha olvadt, akkor alacsonyabb.

De mi magyarázhatja ezt, a Hold oldalai közötti eltérést? A kutatók szerint aligha a köpeny összetételének vagy víztartalmának – ahogy nemrég holdi kőzetminták vizsgálata alapján kínai kutatók állították – különbségei. Előbbi ugyanis 15-ször, utóbbi pedig 5-10-szer nagyobb eltérést eredményezne a ténylegesen megfigyelthez képest a Hold tömegközéppontja (COM) és geometriai középpontja (COF) között.

3-4 milliárd éve voltak csúcson a Hold vulkánjai

A válasz Park és munkatársai szerint ehelyett a köpeny 100-200 foknyi hőmérséklet-különbségében rejlik, ami elő tudja állítani a megfigyelt deformálódási eltéréseket és a Hold tömeg-, valamint geometriai középpontja közötti különbségeket. Ráadásul ez máig fennáll, amit arra lehet visszavezetni, hogy a felénk néző oldalon a kéregben és feltehetőleg nagyobb mélységben is magasabb a radioaktív tórium és a titán aránya.

Ha visszapörgetjük az idő kerekét 4 milliárd évvel ezelőttre, a földi élet kialakulásának idejére, a Hold felénk néző oldalán a holdköpeny jelentős része ekkor még részlegesen olvadt állapotban volt – és 800-1250 kilométeres mélységben máig abban lehet, ami egybevág a holdrengések epicentrumának mélységi határával. A köpeny hőmérséklet-különbségei a kéreg fejlődésére is kihathattak, a felénk néző oldalon annak elvékonyodását gerjesztve.

A kutatók a Hold vulkáni aktivitásának csúcsát 3-4 milliárd évvel ezelőttre becsülik. A vulkanizmus az égitest kihűlésével fokozatosan alábbhagyott, de nem zárható ki, hogy még 120 millió évvel ezelőtt is lehettek kitörések a felszínén – ami a Naprendszer 4,6 milliárd éves történetéhez képest közelmúltnak számít. A lassú kihűléssel párhuzamosan az olvadt magma egyre mélyebbre szorult vissza.

A GRAIL küldetés által demonstrált módszer a kutatók szerint a jövőben felhasználható lehet a Mars, valamint a Jupiter és Szaturnusz jeges holdjainak vizsgálatára is. Az Ebbhez és a Flowhoz hasonló szondákkal az égitestek belső szerkezetét és folyamatait – amik akár lakhatóságukat is segíthetnek meghatározni – anélkül lehetne felderíteni, hogy szeizmográfokkal felszerelt költséges leszállóegységeket kellene felszínükre juttatni.

* * *

Erős témát választottunk megint, az immár 105 éves trianoni béke körülményeit, traumáját, máig ható geo- és nemzetpolitikai következményeit, valamint modernizációellenes hatásait vizsgáljuk a júniusi, csak Qubit+ tagoknak meghirdetett, exkluzív tudományos estünkön, a tizenegyedik Qubit Live-on.

Velünk lesz Ungváry Krisztián történész, egyetemi tanár, lapunk állandó szerzője, Ablonczy Balázs történész, az ELTE BTK Művelődéstörténeti Tanszék habilitált egyetemi docense, Hatos Pál történész és jogász, az NKE Eötvös József Kutatóközpontja Közép-Európa Intézetének vezetője és Török-Illyés Orsolya színművész. Ha nem szeretnél lemaradni, iratkozz fel mielőbb a Qubit+-ra!

Kapcsolódó cikkek a Qubiten: