Een Chinese missie naar de andere kant van de maan heeft mogelijk de geheimen van de maanmantel blootgelegd.
De missie stuurde een lander naar de grootste krater in het zonnestelsel, waar een inslag waarschijnlijk fragmenten van de mantel naar het maanoppervlak stuurde. Het nieuwe onderzoek is misschien wel de beste look tot nu toe op de tweede laag van de natuurlijke satelliet van de aarde, die grotendeels mysterieus blijft. De maan heeft, net als de aarde, een korst, mantel en kern. De korst is gemaakt van plagioklaas of aluminiumsilicaat, maar de samenstelling van de mantel is mysterieus gebleven - noch het Amerikaanse Apollo-programma noch de Sovjet Luna-missies in de jaren zestig en zeventig slaagden erin om gesteentemonsters met mantelmateriaal terug te halen.
De Chang'E-4 maanlander, eerder dit jaar door China naar de andere kant van de maan gestuurd, krijgt eindelijk een kijkje in de mysterieuze mantel. Enkele van de eerste metingen die door de maanrover van de lander zijn teruggestuurd, suggereren dat de enorme zuidpool-Aitken-krater fragmenten van de bovenmantel van de maan bevat.
Mystery mantel
De grond die is getest door de zichtbare en nabij-infraroodspectrometer aan boord van de Yutu-2-rover, vertoont patronen van lichtreflectie die wijzen op een hoog gehalte aan hoogcalciumpyroxeen en olivijn, twee mineralen die worden aangetroffen in veel stollingsgesteente en metamorfe gesteenten en waarvan lang is uitgegaan dat ze de maan mantel. Olivijn, dat overvloedig aanwezig is in de aardmantel, was eerder moeilijk te vinden op het maanoppervlak, maar onderzoekers onder leiding van Chunlai Li van de National Astronomical Observatories van de Chinese Academie van Wetenschappen schreven vandaag (15 mei) in het tijdschrift Nature.
"De resultaten van Li en collega's zijn spannend en kunnen aanzienlijke gevolgen hebben voor het karakteriseren van de samenstelling van de bovenmantel van de maan", schreef Patrick Pinet, planetair wetenschapper aan het Research Institute in Astrophysics and Planetology in Frankrijk, in een opiniestuk bij het nieuwe artikel . (Pinet was niet betrokken bij het onderzoek.)
Planetaire wetenschappers vermoeden dat de maan is ontstaan toen een enorme inslag enorme hoeveelheden materiaal van de vroege aarde gooide. In de begindagen van de maan zou het hele oppervlak van de satelliet een gesmolten magma-oceaan zijn geweest. In die oceaan werden mineralen gescheiden door dichtheid, met lichtere plagioklaas die naar de top rees en zwaardere, ijzer- en magnesiumrijke mineralen die in de mantel zinken.
Het begrijpen van dit proces op de maan is belangrijk, schreef Pinet, omdat de maan dezelfde drielaagse structuur heeft als de aarde, maar zonder de complicaties veroorzaakt door platentektoniek (die de aarde heeft, maar de maan mist).
'Het is daarom van grote waarde om de evolutie van planetaire interieurs te begrijpen', schreef Pinet. Maar zonder direct bewijs van de samenstelling van de mantel van de maan is dat een moeilijke taak.
Onder het oppervlak
China's Chang'E-4-lander kan dat allemaal veranderen. Op 3 januari 2019 vestigde de lander zich op de Zuidpool-Aitken, met een diameter van maar liefst 1.553 mijl (2.500 kilometer) en pokdalig met kleinere kraters. Onderzoekers denken dat de impact die het bekken creëerde groot genoeg was om diep in de mantel van de maan te doordringen en enkele van zijn mineralen naar de oppervlakte te spuwen.
De eerste resultaten van de zichtbare en nabij-infraroodspectrometer suggereren dat de impact precies dat deed. Het instrument gebruikt lichtstralen op het zichtbare en nabij-infrarode deel van het spectrum om de mineralen in de bodem te analyseren en gegevens te verzamelen over de golflengten van licht dat weerkaatst op het materiaal. De resultaten kunnen vervolgens worden vergeleken met de reflectie van bekende mineralen om te zien wat overeenkomt.
In de Von Kármán-krater in het bassin ontdekte de rover ijzer- en magnesiumrijke rots die bij inslag uit de krater was geworpen. Naast pyroxeen met laag calciumgehalte en olivijn bevatte het materiaal kleine hoeveelheden pyroxeen met hoog calciumgehalte, die anders niet op het maanoppervlak wordt aangetroffen.
'Deze kunnen diepgewortelde materialen vertegenwoordigen, mogelijk afkomstig van de maanmantel', schreven de onderzoekers. De ejecta is afkomstig van de nabijgelegen Finsen-krater met een diameter van 72 kilometer, vonden ze.
Er zal meer onderzoek nodig zijn om de resultaten te valideren, inclusief het verzamelen van meer gesteentemonsters, schreef Pinet. Li en collega's zijn van plan de verspreiding van de nieuw ontdekte olivijn te analyseren en de geologie van het mogelijke mantelmateriaal beter te begrijpen.
