Οι χάντρες στο φεγγάρι υποδηλώνουν ότι είχε ηφαίστεια πιο πρόσφατα από όσο πιστεύαμε

Οι επιστήμονες πίστευαν ευρέως ότι η ηφαιστειακή δραστηριότητα στο φεγγάρι σταμάτησε πριν από περίπου ένα δισεκατομμύριο χρόνια. Μια μελέτη που δημοσιεύτηκε στο Επιστήμη στις 5 Σεπτεμβρίου αμφισβητήθηκε αυτή η ιδέα με στοιχεία που υποδηλώνουν ότι το φεγγάρι είχε ενεργά ηφαίστεια μόλις πριν από 120 εκατομμύρια χρόνια.

Η ηφαιστειακή δραστηριότητα του φεγγαριού ρίχνει φως στον τρόπο σχηματισμού της επιφάνειάς του, τις ατμοσφαιρικές συνθήκες και την τεκτονική του δραστηριότητα. Τα ηφαίστεια μπορούν επίσης να δημιουργήσουν συνθήκες κατάλληλες για ζωή απελευθερώνοντας νερό και παρέχοντας ενέργεια και θρεπτικά συστατικά.

Πιο πρόσφατη έρευνα που χρησιμοποιεί δεδομένα τηλεπισκόπησης από δορυφόρους έχει βρει σημάδια ηφαιστειακής δραστηριότητας από περίπου 800 εκατομμύρια χρόνια πριν, αλλά δεν υπάρχει ακριβής ημερομηνία για την ίδια τη δραστηριότητα.

Οι ερευνητές πίσω από τη νέα μελέτη, με επικεφαλής τον Bi-Wen Wang της Κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών, ερεύνησαν δείγματα φεγγαριού που συλλέχθηκαν από την αποστολή Chang’e-5 της Κίνας.

Εστίασαν την ανάλυσή τους σε σεληνιακές γυάλινες χάντρες – μικρά σφαιρικά ή σε σχήμα αυγού κομμάτια γυαλιού που σχηματίστηκαν από ηφαιστειακή δραστηριότητα ή πρόσκρουση όπως όταν βράχοι από το διάστημα συντρίψουν την επιφάνεια της σελήνης.

Οι κηλίδες φτιαγμένες από το φεγγάρι

Ο τρόπος με τον οποίο τα γεγονότα υψηλής ενέργειας δημιουργούν γυάλινες χάντρες στο φεγγάρι είναι παρόμοιος με τον τρόπο που σχηματίστηκαν οι τεκτίτες από κρούσεις και τα ηφαιστειακά πετρώματα (όπως ο οψιανός) από τις εκρήξεις στη γη.

Σε ηφαιστειακές εκρήξεις, το μάγμα από την επιφάνεια του φεγγαριού εκτοξεύει θραύσματα λάβας. Όταν αυτά τα θραύσματα κρυώσουν γρήγορα σχηματίζουν τις χάντρες.

Ομοίως, ο επιφανειακός βράχος και το έδαφος λιώνουν κάτω από την έντονη πίεση και τη θερμότητα που παράγεται από κρούσεις αστεροειδών ή μετεωριτών. Το λιωμένο υλικό πετιέται στον αέρα, όπου ψύχεται γρήγορα και προσγειώνεται στην επιφάνεια ως υαλώδεις χάντρες.

Τα υλικά που πετάγονται στον αέρα είναι σφαιρικά επειδή χρειάζονται τη μικρότερη ποσότητα ενέργειας για να σχηματιστούν. Αυτός είναι επίσης ο λόγος που οι σταγόνες νερού είναι σφαιρικές στο διάστημα ή σε σχήμα αυγού στη γη, όπου η βαρύτητα τις τεντώνει λίγο.

Τα άτομα των γυάλινων σφαιριδίων είναι διατεταγμένα με τυχαίο τρόπο. Αποτελούνται από πυρίτιο, μαγνήσιο και σίδηρο με ίχνη καλίου, τιτανίου και ουρανίου.

Ένα ηφαίστειο μέσα σε μια χάντρα

Οι ηφαιστειακές γυάλινες χάντρες είναι συνήθως πιο ομοιόμορφες, ενώ οι χάντρες κρούσης μπορεί να εμφανίζουν χαρακτηριστικά κρούσης όπως κατάγματα ή παραμορφώσεις. Ωστόσο, ο εντοπισμός του τρόπου με τον οποίο προήλθαν ορισμένες χάντρες είναι δύσκολο γιατί προέρχονται από παρόμοια πετρώματα.

Η παρουσία στοιχείων από ένα κρουστικό εκκρεμές που δεν βρίσκεται πλέον στην επιφάνεια του φεγγαριού είναι ένα άλλο χαρακτηριστικό των γυάλινων σφαιριδίων κρούσης. Οι ηφαιστειακές γυάλινες χάντρες από την άλλη πλευρά μπορεί να έχουν μεγαλύτερες ποσότητες πτητικών στοιχείων, συμπεριλαμβανομένου του θείου που εκπέμπεται κατά τις εκρήξεις.

Κανένα από αυτά τα κριτήρια δεν είναι οριστικό από μόνο του: οι επιστήμονες χρησιμοποιούν πολλά από αυτά μαζί για να εξακριβώσουν την προέλευση ενός σφαιριδίου.

Τα δείγματα που συλλέχθηκαν από το Chang’e-5 ήταν από το Statio Tianchuan, κοντά στο ηφαιστειακό σύμπλεγμα Mons Rümker και μέρος ενός εδάφους που είναι γνωστό για τα αυξημένα στοιχεία παραγωγής θερμότητας, το λεπτό φλοιό και την παρατεταμένη ηφαιστειακή δραστηριότητα.

Οι ερευνητές ανέλυσαν περισσότερα από 3.000 δείγματα σφαιριδίων, εξετάζοντας τα φυσικά τους χαρακτηριστικά για να αναζητήσουν μοτίβα που θα αποκάλυπταν ενδείξεις για την προέλευσή τους.

Μελέτησαν επίσης τη χημική σύνθεση των δειγμάτων για να εντοπίσουν τα περισσότερα και λιγότερο άφθονα στοιχεία που υπάρχουν και τα συνέκριναν με γνωστές κρούσεις και ηφαιστειακές συνθέσεις γυαλιού.

Η ομάδα έψαξε επίσης για στοιχεία ατελούς τήξης, χαρακτηριστικό της πρόσκρουσης αστεροειδών ή μετεωρίτη.

Δύο και δύο μαζί

Από τα 3.000 δείγματα, οι ερευνητές επέλεξαν 13 για ανάλυση ισοτόπων θείου.

Τα ισότοπα είναι άτομα του ίδιου στοιχείου που έχουν ίσο αριθμό πρωτονίων στους πυρήνες τους αλλά διαφορετικό αριθμό νετρονίων. Η ανάλυση ισοτόπων αποκαλύπτει τις διάφορες ποσότητες ισοτόπων σε ένα δείγμα. Οι ερευνητές συνέκριναν τις αναλογίες ισοτόπων θείου στα σφαιρίδια με καθορισμένες τιμές από παλαιότερα δείγματα. Αυτή η προσέγγιση παρέχει πληροφορίες σχετικά με την προέλευση μιας ουσίας και τις διαδικασίες που βοήθησαν στο σχηματισμό της.

Η ανάλυση των ερευνητών αποκάλυψε ότι τρία από τα 13 δείγματα προέρχονταν από ηφαιστειακή δραστηριότητα.

Στη συνέχεια χρησιμοποίησαν τη μέθοδο ραδιομετρικής χρονολόγησης με μόλυβδο ουρανίου για να χρονολογήσουν με ακρίβεια τα υλικά που υπάρχουν σε αυτά τα δείγματα. Η μέθοδος λειτουργεί αξιολογώντας την ποσότητα των ισοτόπων ουρανίου που έχουν διασπαστεί σε ισότοπα μολύβδου, κάτι που συμβαίνει με προβλέψιμο χρόνο.

Προσδιόρισαν την ηλικία των τριών ηφαιστειακών δειγμάτων σε 116-135 εκατομμύρια χρόνια. Η σύνθεση των γυάλινων σφαιριδίων έδειξε επίσης ότι προέρχονταν από μαγματική πηγή.

Ενώ η ηλικία των ηφαιστειακών δειγμάτων αλληλεπικαλύπτονταν με εκείνες των σφαιριδίων κρούσης γυαλιού που συλλέγονται από το Chang’e-5, πρόσθετα στοιχεία που βασίζονται στη σύνθεση ορυκτών, τις αναλογίες ισοτόπων θείου και τα ισότοπα μολύβδου έδειξαν ηφαιστειακή προέλευση για τα τρία σφαιρίδια.

Επομένως, το φεγγάρι μπορεί να είχε ηφαιστειακή δραστηριότητα πριν από 116-135 εκατομμύρια χρόνια.

Ένα μυστήριο ξεσπά

Η χρήση των αναλογιών ισοτόπων θείου από τους ερευνητές ήταν νέα.

Τα ισότοπα θείου δεν χρησιμοποιούνται συνήθως για τον προσδιορισμό της προέλευσης των υλικών στα ουράνια σώματα. Αντίθετα, οι επιστήμονες βασίζονται σε τεχνικές που βασίζονται στον άνθρακα, το οξυγόνο και τον μόλυβδο. Αλλά η ηφαιστειακή δραστηριότητα κάνει το θείο καλύτερη επιλογή κυρίως επειδή απελευθερώνει αέριο διοξείδιο του θείου.

Η ερευνητική ομάδα έδειξε επίσης ότι το φεγγάρι ήταν ηφαιστειακά ενεργό μόλις πριν από 120 εκατομμύρια χρόνια, διαψεύδοντας προηγούμενους ισχυρισμούς. Τα τρία ηφαιστειακά γυάλινα σφαιρίδια περιείχαν υψηλές συγκεντρώσεις σε κάλιο, στοιχεία σπάνιων γαιών, φώσφορο, νάτριο και θόριο, υποδηλώνοντας ότι η πηγή ήταν πλούσια σε αυτά τα στοιχεία.

Σύμφωνα με τους ερευνητές, η παρουσία αυτών των ορυκτών στα γυάλινα σφαιρίδια υποδηλώνει ότι έπαιξαν ρόλο στην πρόκληση σεληνιακής ηφαιστειακής δραστηριότητας παράγοντας τη θερμότητα που απαιτείται για μια έκρηξη.

Πιθανότητες για τους Chandrayaans

Τώρα έχουμε ένα νέο ερώτημα: ακόμη και όταν το εσωτερικό του φεγγαριού ψύχθηκε και η λιθόσφαιρά του πύκνωνε, πώς συνεχίστηκε η ηφαιστειακή δραστηριότητα για τόσο μεγάλο χρονικό διάστημα;

Οι μελλοντικές αποστολές Chandrayaan θα μπορούσαν να βοηθήσουν στην απάντηση αυτής της ερώτησης. Το Chandrayaan-4 είναι έτοιμο να πραγματοποιήσει επιτόπια δειγματοληψία και ανάλυση σεληνιακών υλικών, τα οποία μπορεί να περιλαμβάνουν πετρώματα από ηφαιστειακές περιόδους στην ιστορία της Σελήνης.

Οι αποστολές Chandrayaan πρόκειται επίσης να εξερευνήσουν τους σεληνιακούς πόλους. Αυτό θα μπορούσε να βοηθήσει τους επιστήμονες να μελετήσουν τον διατηρημένο σεληνιακό πάγο που μπορεί να συγκρατεί αέρια που απελευθερώνονται κατά τις αρχαίες ηφαιστειακές εκρήξεις.

Ο Tejasri Gururaj είναι ανεξάρτητος επιστημονικός συγγραφέας και δημοσιογράφος με μεταπτυχιακό στη φυσική.