science >> Wetenschap >  >> Astronomie

Heeft de zuurstof van de aarde de maan miljarden jaren verroest?

Verbeterde kaart van hematiet (rode kleur) op de maan met behulp van een bolvormige projectie (alleen dichtbij). Krediet:Shuai Li

Tot verbazing van veel planetaire wetenschappers, het geoxideerde ijzermineraal hematiet is ontdekt op hoge breedtegraden op de maan, volgens een studie die vandaag is gepubliceerd in wetenschappelijke vooruitgang geleid door Shuai Li, assistent-onderzoeker aan het Hawai'i Institute of Geophysics and Planetology (HIGP) in de UH Mānoa School of Ocean and Earth Science and Technology (SOEST).

IJzer is zeer reactief met zuurstof en vormt roodachtige roest die vaak op aarde wordt gezien. Het maanoppervlak en het interieur, echter, vrijwel zonder zuurstof, dus ongerept metallisch ijzer komt veel voor op de maan en sterk geoxideerd ijzer is niet bevestigd in monsters die zijn teruggestuurd van de Apollo-missies. In aanvulling, waterstof in zonnewind blaast het maanoppervlak, die tegen oxidatie werkt. Dus, de aanwezigheid van sterk geoxideerde ijzerhoudende mineralen, zoals hematiet, op de maan is een onverwachte ontdekking.

"Onze hypothese is dat maanhematiet wordt gevormd door oxidatie van ijzer op het maanoppervlak door de zuurstof uit de bovenste atmosfeer van de aarde die de afgelopen miljarden jaren continu naar het maanoppervlak is geblazen door zonnewind wanneer de maan in de magnetotail van de aarde staat, " zei Li.

Om deze ontdekking te doen, Li, HIGP-professor Paul Lucey en co-auteurs van NASA's Jet Propulsion Laboratory (JPL) en elders analyseerden de hyperspectrale reflectiegegevens die zijn verkregen door de Moon Mineralogy Mapper (M3), ontworpen door NASA JPL aan boord van de Chandrayaan-1-missie van India.

Kaart van hematiet op de maan - rodere kleur betekent meer hematiet. Krediet:Shuai Li

Dit nieuwe onderzoek is geïnspireerd op Li's eerdere ontdekking van waterijs in de poolgebieden van de maan in 2018.

"Toen ik de M3-gegevens in de poolgebieden bekeek, Ik ontdekte dat sommige spectrale kenmerken en patronen anders zijn dan die we op de lagere breedtegraden of de Apollo-monsters zien, " zei Li. "Ik was benieuwd of het mogelijk is dat er water-gesteente-reacties op de maan zijn. Na maanden onderzoek, Ik kwam erachter dat ik de handtekening van hematiet zag."

Het team ontdekte dat de locaties waar hematiet aanwezig is sterk gecorreleerd zijn met het watergehalte op Li en andere eerder gevonden locaties en meer geconcentreerd zijn aan de dichtstbijzijnde kant, die altijd naar de aarde is gericht.

"Meer hematiet op de nabije kant van de maan suggereerde dat het mogelijk verband houdt met de aarde, " zei Li. "Dit deed me denken aan een ontdekking van de Japanse Kaguya-missie dat zuurstof uit de bovenste atmosfeer van de aarde door zonnewind naar het maanoppervlak kan worden geblazen wanneer de maan zich in de magnetotail van de aarde bevindt. Dus, De atmosferische zuurstof van de aarde zou het belangrijkste oxidatiemiddel kunnen zijn om hematiet te produceren. De impact van water en interplanetair stof kan ook een cruciale rol hebben gespeeld"

De blauwe gebieden in deze samengestelde afbeelding van de Moon Mineralogy Mapper (M3) aan boord van de Chandrayaan-1-orbiter van de Indian Space Research Organization tonen water dat geconcentreerd is op de polen van de maan. Op zoek naar de spectra van rotsen daar, onderzoeker vond tekenen van hematiet, een vorm van roest. Krediet:ISRO/NASA/JPL-Caltech/Brown University/USGS

"Interessant, hematiet is niet absoluut afwezig aan de andere kant van de maan waar de zuurstof van de aarde misschien nooit heeft bereikt, hoewel er veel minder blootstellingen werden gezien, " zei Li. "De kleine hoeveelheid water ( <~0,1 gew.%) waargenomen op hoge maanbreedten, kan aanzienlijk betrokken zijn geweest bij het hematietvormingsproces aan de andere kant van de maan, wat belangrijke implicaties heeft voor het interpreteren van het waargenomen hematiet op sommige waterarme S-type asteroïden."

"Deze ontdekking zal onze kennis over de poolgebieden van de maan hervormen, " zei Li. "De aarde heeft mogelijk een belangrijke rol gespeeld in de evolutie van het oppervlak van de maan."

Het onderzoeksteam hoopt dat de ARTEMIS-missies van NASA hematietmonsters uit de poolgebieden kunnen teruggeven. De chemische handtekeningen van die monsters kunnen hun hypothese bevestigen of het maanhematiet wordt geoxideerd door de zuurstof van de aarde en kunnen helpen de evolutie van de atmosfeer van de aarde in de afgelopen miljarden jaren te onthullen.