Was China Yutu Rover gelernt auf dem Mond

Ein Team von Wissenschaftlern hat Analyse Felsen gesammelt von der chinesischen lunar Rover Yutu im Jahr 2013 beendet – der erste geologische Probenahme-Versuch, den Mond in vierzig Jahren getroffen. Der Regolith ist anders als alles, was, denen wir zuvor gesehen haben, und es deutet darauf hin, dass der Mond Geschichte weitaus komplexer ist, als wir erkannten.

Die 1970er Jahre waren die Blütezeit der lunar geologische Studien mit der amerikanischen Apollo (1969-1972) und die russische Luna (1970-1976) Missionen sammeln und analysieren von Proben. Seitdem haben wir weiterhin die Oberfläche des Mondes aus der Ferne zu studieren mit remote Orbiter. Nur in der Vergangenheit einige Jahre hat das chinesische Raumfahrtprogramm begonnen, die "Bodenarbeit" abholen – und ihre Bemühungen zeigen wieviel müssen wir noch über der Erde Pixelwiederholung lernen.

Von einer Oberfläche Mondfahrzeug Mission heute in Nature Communications veröffentlicht zeigen, dass der Mond Mantel weit weniger homogen als das der Erde, wahrscheinlich das Ergebnis der erheblichen Auswirkungen aufgewühlten alles vor Milliarden von Jahren ist.

Wie genau der Mond gebildet ist nicht sicher, aber eine führende Theorie zufolge war es heftig. "Riesige Auswirkungen-Hypothese" oder der "Big Splash" genannt, ist die Idee im Grunde, dass ein ursprünglicher, Mars-sized Planeten kopfüber in die Erde vor etwa 4,5 Milliarden Jahren 20 Millionen Jahre abgestürzt, nachdem unser Planet gebildet. Die Kollision gesprüht massive Klumpen geschmolzenen Rückstand in den Orbit, die bald in einem neuen planetaren Körper verschmolzen – unser Mond.

Vollmond von Nordhalbkugel der Erde aus gesehen. Bild-Gutschrift: Wikimedia

Da es gekühlt, der Mond steinigen Materialien in eine Kruste, Mantel und Kern getrennt. Aber die Hälfte 1 Milliarde Jahre später, eine Ansammlung von Hitze durch den radioaktiven Zerfall der Elemente im Inneren des Mondes schmolzen Teile des Mantels, erstellen einen Untergrund steinigen "Ozean". Dies löste eine Periode der intensiven Vulkanismus und Eruptionen, die anderen Milliarden Jahre gedauert. Der Beweis für diesen Zeitraum hoher vulkanischer Aktivität ist stark: dunkel, basaltischen Ebenen – eine so genannte "Lunar Maria" – fast ein Fünftel der Oberfläche des Mondes zu decken, und sind am deutlichsten auf der Erde zugewandten Seite.

Die Apollo und Luna-Missionen gesampelt Basalt fließt während des Höhepunkts der Mond vulkanische Periode gebildet. Chang ' e-3, einem unbemannten Mondlandefähre tragen die Yutu Rover absichtlich gezielt etwas anderes. Im Dezember 2013 setzte es in Zi Wei, ein vergleichsweise junges)<3 billion="" year)="" impact="" crater="" located="" on="" the="" northern="" edge="" of="" the="" prominent,="" lava-filled="" imbrium="" basin.="" the="" basalt="" plains="" in="" this="" crater="" represent="" the="" very="" tail="" end="" of="" the="" moon’s="" most="" eruptive="" era,="" when="" upwards="" of="" 95%="" of="" the="" mantle="" ocean="" had="" already="" re-solidified.="" the="" regolith—the="" powdery,="" weathered="" material="" that="" blankets="" the="" moon’s="" surface—is="" thin="" and="" very="" similar="" to="" the="" underlying="" rock.="" as="" such,="" the="" crater="" offered="" an="" opportunity="" to="" peer="" into="" a="" later="" chapter="" of="" the="" moon’s="">

Die einfachste Annahme ist, dass die geologische Geschichte in Zi Wei was Apollo spiegeln würde und Luna hatte an anderer Stelle gefunden. Die Wahrheit erwies sich als sehr viel interessanter.

Seltsame Mineralien, gewalttätige Geschichte

Nachdem Yutu Proben von Regolith gesammelt, wurden sie von des Rovers Alpha-Teilchen Röntgenspektrometer und Nah-Infrarot-hyper spectral Imager analysiert. Verschiedene Aspekte der Mineralogie die Proben waren ungewöhnlich. In allererster Linie, enthielten sie mittlere Konzentrationen (4-5 %) von Titanoxid, die in Form von Mineral Ilmenit (FeTiO3) gebunden war.

Mit einem relativ niedrigen Schmelzpunkt ist Ilmenit eines der letzten Mineralien aus Magma abkühlen lassen. Wie es kristallisiert, sinkt das dichten Mineral in den Mantel, Regionen der Titan Bereicherung bilden. Wenn vulkanischer Aktivität flammt, man Basalt Abflüsse, die Titanoxid angereichert sind (bis zu 15 % nach Gewicht). Aber wenn Magma in Ilmenit-armen Regionen steigt, Titan-Konzentrationen neigen dazu, ziemlich niedrig sein. Beide dieser Kompositionen (hohe und niedrige Titan) wurden von Apollo und Luna beobachtet.

Vier Ansichten des Imbrium-Beckens und der Chang'e-3-Landeplatz über remote Orbiter erfasst. Image Credit: NASA/LPI

Die neuen Proben zwischen Titan Konzentrationen, sind jedoch ein wenig schrullig. Wenn der Mond Mantel gleichmäßig im Laufe der Zeit abgekühlt, erwarten wir eine Wiederholung der Geschichte aus der Zeit vor – entweder hoch oder niedrig Titan-Ebenen. Nun, fangen wir an eine Abstufung in Konzentration zu sehen.

"Wir versuchen immer noch herauszufinden, genau wie das passiert ist," Studie Co-Autor Bradley Jolliff sagte in einer Erklärung. "Vielleicht gab es große Auswirkungen in der Magma-Ozean-Phase, die den Mantel Bildung gestört."

Natürlich wissen wir bereits von einer Periode, in der der Mond wurde intensiv geschlagen – die spät schwere Bombardierung, etwa 4,1 bis 3,8 Milliarden Jahren stattfand. Aber die Häufigkeit der Auswirkungen nach der LBH ist nicht gut verstanden. In jedem Fall ist das Bild des Mondes bauen wir in krassem Gegensatz zu der Situation auf der Erde, wo der Mantel relativ gleichmäßig gekühlt.

"Die Vielfalt sagt uns, dass der Mond oberen Mantel viel weniger einheitlich in der Zusammensetzung als das der Erde, ist" Jolliff sagte. "Und Chemie mit dem Alter korrelieren, können wir sehen, wie der Mond Vulkanismus im Laufe der Zeit verändert."

Während Yutu Titan Daten Fragen über den Mond Frühgeschichte wirft, half der Rover auch eine kleinere Rätsel zu lösen. Orbitale Daten zeigten, dass der Chang'e-3-Landeplatz reich an Ilmenit und das Mineral Olivin war. Diese Mineralien gemeinsam zu finden ist ein bisschen seltsam, weil Olivin viel früher in der Regel aus Magma kristallisiert. Aber Yutu zeigte, dass die Olivin in Zi Wei außergewöhnlich ist Eisen-reich, gibt es eine viel geringere Schmelztemperatur. Die Entdeckung unterstreicht die Bedeutung von Fernerkundungsdaten Boden-Vergleichsmessungen mit konkreten Beispielen.

Viel mehr zu kommen

In gewisser Weise wirft die Studie mehr Fragen als Antworten. Aber wenn eins von Chinas erste lunar Exploration Bemühungen klar ist, ist es, dass Boden-Missionen zum Mond noch lohnt sich unserer Zeit sind. Glücklicherweise ist dies nicht das Ende der Geschichte für Chang'e.

"Wir werden weiter unsere eingehenden Studien für diese jungen lunar Basalte," erzählte führen Autor der Studie Zongcheng Ling der Shandong-Universität Gizmodo in einer e-Mail. "Wahrscheinlich kann in Kombination mit anderen lunar Datasets, lunar Meteoriten Studien und chemische Modellierungsmethoden, verstehen wir besser die Petrogenisis Geschichte der diese einzigartige junge lunar Basalte."

Neben Yutu Arbeit, Chang'e-3 ein robotisches Teleskop auf dem Mond platziert, und es war wunderschön seitdem arbeiten. Im vergangenen Jahr beendet China seine erste Mondmission zurück, wenn seine Chang'e-5-Testfahrzeug rund um den Mond weit Seite schwang, vor dem Senden der (leeren) Rückkehr Musterbaustein zurück nach Hause. China will schließlich nicht nur eine Sonde auf der anderen Seite des Mondes, sondern Rückkehr Proben zur Erde landen.

"Unsere Studien zeigen, dass es noch viele offene Geheimnisse des lunar Mantels für zukünftige Studien," sagte Ling. "Zukunft chinesische Mondmissionen wie Chang'e-4 und Chang'e-5 wird definitiv helfen, diese Mysterien [gelöst]."

[Lesen Sie die vollständige wissenschaftliche Veröffentlichung in Nature Communications]

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