Merk je op hoe je voeten indruk achterlaten als je op zachte grond rondloopt? Misschien heb je af en toe een deel van de lossere aarde in je tuin in het huis gevolgd? Als je een aantal van deze sporen zou oppikken - wat we vuil of aarde noemen - en ze onder een microscoop zou onderzoeken, wat zou je dan zien?
In wezen zou je de componenten zien van wat bekend staat als regolith, een verzameling stofdeeltjes, aarde, gebroken gesteente en andere materialen die hier op aarde worden gevonden. Maar interessant genoeg is ditzelfde basismateriaal ook te vinden in andere terrestrische omgevingen - inclusief de maan, Mars, andere planeten en zelfs asteroïden.
Definitie:
De term regolith verwijst naar elke laag materiaal die massief gesteente bedekt, dat kan komen in de vorm van stof, aarde of gebroken gesteente. Het woord is afgeleid van de combinatie van twee Griekse woorden - rhegos (wat 'deken' betekent) en litho's (wat 'rots' betekent).
Aarde:
Op aarde neemt regolith de vorm aan van vuil, grond, zand en andere componenten die worden gevormd als gevolg van natuurlijke verwering en biologische processen. Door een combinatie van erosie, alluviale afzettingen (d.w.z. bewegend water dat zand afzet), vulkaanuitbarstingen of tektonische activiteit, wordt het materiaal langzaam vermalen en over vast gesteente gelegd.
Het kan bestaan uit klei, silicaten, verschillende mineralen, grondwater en organische moleculen. Regolith op aarde kan variëren van in wezen afwezig tot honderden meters dik. Het kan ook erg jong zijn (in de vorm van as, alluvium of lavasteen dat zojuist is afgezet) tot honderden miljoenen jaren oud (regolith uit het Precambrium komt in delen van Australië voor).
Op aarde is de aanwezigheid van regolith een van de belangrijkste factoren voor het grootste deel van het leven, aangezien er maar weinig planten op of in vaste rotsen kunnen groeien en dieren niet in staat zouden zijn om te graven of een schuilplaats te bouwen zonder los materiaal. Regolith is ook belangrijk voor mensen omdat het sinds het begin van de beschaving (in de vorm van modderstenen, beton en keramiek) wordt gebruikt om huizen, wegen en andere civiele werken te bouwen.
Het verschil in terminologie tussen "bodem" (ook bekend als vuil, modder, enz.) En "zand" is de aanwezigheid van organische materialen. In het eerste geval is het in overvloed aanwezig en het is wat regoliet op aarde scheidt van de meeste andere terrestrische omgevingen in ons zonnestelsel.
De maan:
Het oppervlak van de maan is bedekt met een fijn poederachtig materiaal dat door wetenschappers wordt aangeduid als "lunar regolith". Bijna het hele maanoppervlak is bedekt met regoliet en gesteente is alleen zichtbaar op de muren van zeer steile kraters.
De regolith van de maan werd in miljarden jaren gevormd door constante meteorietinslagen op het oppervlak van de maan. Wetenschappers schatten dat de maanregoliet op sommige plaatsen 4-5 meter naar beneden reikt en in de oudere hooglanden zelfs tot 15 meter diep.
Toen de plannen voor de Apollo-missies werden opgesteld, waren sommige wetenschappers bezorgd dat de maanregoliet te licht en poederachtig zou zijn om het gewicht van de maanlander te dragen. In plaats van op het oppervlak te landen, waren ze bang dat de lander er als een sneeuwbank in zou zinken.
Echter, landingen uitgevoerd door een ruimtevaartuig met robotische landmeter toonden aan dat de maangrond stevig genoeg was om een ruimtevaartuig te ondersteunen, en astronauten legden later uit dat het oppervlak van de maan heel stevig onder hun voeten voelde. Tijdens de Apollo-landingen vonden de astronauten het vaak nodig om een hamer te gebruiken om er een kernbemonsteringsinstrument in te drijven.
Zodra astronauten het oppervlak bereikten, meldden ze dat het fijne maanstof aan hun ruimtepakken bleef plakken en vervolgens de binnenkant van de maanlander bestoven. De astronauten beweerden ook dat het in hun ogen kwam, waardoor ze rood werden; en erger nog, kwamen zelfs in hun longen, waardoor ze hoesten. Maanstof is zeer schurend en staat bekend om zijn vermogen om ruimtepakken en elektronica te verslijten.
De reden hiervoor is dat de maanregolith scherp en gekarteld is. Dit komt doordat de maan geen atmosfeer of stromend water heeft en dus geen natuurlijk verweringsproces. Toen de micro-meteoroïden in het oppervlak sloegen en alle deeltjes creëerden, was er geen proces om de scherpe randen te verslijten.
De term maanbodem wordt vaak door elkaar gebruikt met 'maanregoliet', maar sommigen hebben beweerd dat de term 'grond' niet correct is omdat deze wordt gedefinieerd als organisch materiaal. Bij standaardgebruik onder maanwetenschappers wordt dat onderscheid echter vaak genegeerd. 'Maanstof' wordt ook gebruikt, maar voornamelijk om te verwijzen naar nog fijnere materialen dan maangrond.
Terwijl NASA werkt aan plannen om mensen de komende jaren terug naar de maan te sturen, werken onderzoekers aan het leren van de beste manieren om met de maanregoliet te werken. Toekomstige kolonisten zouden mineralen, water en zelfs zuurstof uit de maanbodem kunnen delven en daarmee ook bases kunnen maken.
Mars:
Landers en rovers die door NASA, de Russen en de ESA naar Mars zijn gestuurd, hebben veel interessante foto's geretourneerd, die een landschap laten zien dat is bedekt met uitgestrekte zand- en stofvlakken, maar ook rotsen en rotsblokken.
Vergeleken met maanregoliet is het stof van Mars erg fijn en blijven er voldoende resten in de atmosfeer hangen om de lucht een roodachtige tint te geven. Het stof wordt af en toe opgepikt in uitgestrekte planeetbrede stofstormen, die vrij traag zijn vanwege de zeer lage dichtheid van de atmosfeer.
De reden waarom Martiaanse regoliet zoveel fijner is dan die op de maan wordt gevonden, wordt toegeschreven aan het stromende water en de rivierdalen die ooit het oppervlak bedekten. Mars-onderzoekers onderzoeken momenteel of martiaanse regoliet ook in het huidige tijdperk nog steeds wordt gevormd.
Er wordt aangenomen dat grote hoeveelheden water en kooldioxide-ijs bevroren blijven binnen de regoliet, wat nuttig zou zijn als en wanneer bemande missies (en zelfs kolonisatie-inspanningen) de komende decennia plaatsvinden.
Marsmaan van Deimos is ook bedekt met een laag regoliet die naar schatting 50 meter (160 voet) dik is. Afbeeldingen van de Viking 2-orbiter bevestigden zijn aanwezigheid vanaf een hoogte van 30 km (19 mijl) boven het maanoppervlak.
Asteroïden en buitenste zonnestelsel:
De enige andere planeet in ons zonnestelsel waarvan bekend is dat deze regoliet heeft, is Titan, de grootste maan van Saturnus. Het oppervlak staat bekend om zijn uitgestrekte duinenvelden, maar de precieze oorsprong ervan is niet bekend. Sommige wetenschappers hebben gesuggereerd dat het kleine stukjes waterijs zijn die zijn geërodeerd door het vloeibare methaan van Titan, of mogelijk deeltjes organisch materiaal dat zich in de atmosfeer van Titan heeft gevormd en op het oppervlak heeft geregend.
Een andere mogelijkheid is dat een reeks krachtige windomkeringen, die tweemaal in een enkel Saturnusjaar (30 aardse jaren) plaatsvinden, verantwoordelijk is voor het vormen van deze duinen, die enkele honderden meters hoog zijn en zich over honderden kilometers uitstrekken. Momenteel weten aardwetenschappers nog steeds niet zeker waaruit de regolith van Titan bestaat.
Gegevens die door de penetrometer van de Huygens-sonde zijn geretourneerd, gaven aan dat het oppervlak klei-achtig kan zijn, maar een langetermijnanalyse van de gegevens heeft gesuggereerd dat het kan zijn samengesteld uit zandachtige ijskorrels. De afbeeldingen die de sonde maakt bij de landing op het maanoppervlak, laten een vlakke vlakte zien die bedekt is met ronde kiezelstenen, die gemaakt kunnen zijn van waterijs, en suggereert de werking van bewegende vloeistoffen erop.
Asteroïden hebben ook regolith op hun oppervlak. Deze zijn het resultaat van meteorologische inslagen die in de loop van miljoenen jaren hebben plaatsgevonden, hun oppervlakken hebben verpulverd en stof en kleine deeltjes hebben veroorzaakt die in de kraters worden vervoerd.
NASA's ruimtevaartuig NEAR Shoemaker produceerde bewijs van regoliet op het oppervlak van de asteroïde 433 Eros, wat tot nu toe de beste beelden van asteroïde regoliet zijn. Bijkomend bewijs is geleverd door de Hayabusa-missie van JAXA, die duidelijke beelden van regoliet opleverde op een asteroïde waarvan werd gedacht dat deze te klein was om eraan vast te houden.
Afbeeldingen van de Optical, Spectroscopic en Infrared Remote Imaging System (OSIRIS) -camera's aan boord van het Rosetta-ruimtevaartuig bevestigden dat de asteroïde 21 Lutetia een laag regoliet heeft nabij de noordpool, die in grote aardverschuivingen als gevolg van variaties in het albedo van de asteriode.
Om het bondig op te splitsen, waar er ook rots is, is er waarschijnlijk regoliet. Of het nu het product is van wind of stromend water, of de aanwezigheid van meteoren die het oppervlak beïnvloeden, ouderwets “vuil” is zowat overal in ons zonnestelsel te vinden; en hoogstwaarschijnlijk in het universum daarbuiten ...
We hebben verschillende artikelen over de regoliet van de maan hier in Space Magazine geschreven. Hier is een manier waarop astronauten met eenvoudige keukenapparatuur water uit de maanregoliet kunnen halen en een artikel over de zoektocht van NASA naar een maangraver.
Maan regolith simulant kopen? Hier is een site waarop je het kunt kopen. Wil je een Moon Miner worden? Er zit veel goed metaal in die maanregoliet.
Je kunt luisteren naar een zeer interessante podcast over de vorming van de maan uit Astronomy Cast, aflevering 17: waar komt de maan vandaan?
Referentie:
NASA
