Een gedetailleerde studie van een gigantische inslagkrater aan de andere kant van de maan zou een routekaart kunnen opleveren voor toekomstige maanverkenners.

De studie, door planetaire wetenschappers van Brown University, brengt de mineralogie van het Zuidpool-Aitken (SPA) bekken in kaart, een snee in het maanoppervlak met een diameter van ongeveer 2, 500 kilometer (1, 550 mijl). SPA wordt beschouwd als het oudste en grootste inslagbassin op de maan, en wetenschappers hebben het al lang in de gaten gehouden als een doelwit voor toekomstige maanlanders.

"Dit is een zeer gedetailleerde kijk op de compositorische structuur van dit enorme inslagbassin met behulp van moderne, geavanceerde gegevens, " zei Dan Moriarty, een postdoctoraal onderzoeker bij NASA's Goddard Space Flight Center die het onderzoek leidde terwijl hij een doctoraatsstudent was bij Brown. "Aangezien het zo'n belangrijk doelwit is voor toekomstige verkenning en misschien om een ​​monster naar de aarde terug te sturen, we hopen dat dit zal dienen als een kader voor meer gedetailleerde studie en selectie van landingsplaatsen."

Het onderzoek zal worden gepubliceerd in de Journal of Geophysical Research:Planeten . Een voorgedrukte versie is online beschikbaar.

Men denkt dat de inslag die SPA heeft veroorzaakt door de aardkorst en in de mantel is gestraald, dat is een van de redenen waarom wetenschappers er zo in geïnteresseerd zijn. Een bezoek aan SPA en het nemen van een monster van dat blootgestelde mantelmateriaal zou kritische aanwijzingen kunnen geven over de oorsprong en evolutie van de maan. Een steekproef zou wetenschappers ook kunnen helpen om de impact vast te stellen. SPA wordt beschouwd als het oudste bekken van de maan, dus een vaste datum zou een belangrijke mijlpaal zijn in de tijdlijn van de maangeschiedenis, evenals gebeurtenissen die de vroege aarde beïnvloeden.

Maar om de juiste monsters te krijgen, het is belangrijk om de beste plekken te kennen om ze te vinden. Dat is wat Moriarty en co-auteur Carlé Pieters, een professor in Brown's Department of Earth, Milieu- en planetaire wetenschappen, voor dit onderzoek in gedachten had. Ze gebruikten gedetailleerde gegevens van Moon Mineralogy Mapper, een spectrometer die aan boord van het Indiase ruimtevaartuig Chandrayaan-1 vloog, waarvoor Pieters hoofdonderzoeker is.

"Het hebben van wereldwijde toegang met moderne beeldvormende spectrometers vanuit een baan om de maan is de beste optie om een ​​geoloog met een steenhamer het veldwerk over het oppervlak te laten doen." aldus Pieters. "Ideaal, in de toekomst zullen we allebei samenwerken."

Het onderzoek identificeerde vier verschillende mineralogische regio's die een roospatroon vormen binnen en rond het bassin. In het midden van de roos bevindt zich een gebied van wat lijkt op afzettingen van vulkanisch materiaal, een teken dat het midden van het bassin mogelijk kort na de inslag van de SPA is bedekt door een vulkanische stroom. Dat centrale gebied is omgeven door een ring van materiaal dat wordt gedomineerd door magnesiumrijk pyroxeen, een mineraal waarvan men denkt dat het overvloedig aanwezig is in de maanmantel. Daarbuiten bevindt zich een ring waarin pyroxeen zich vermengt met de standaard aardkorststenen van de maanhooglanden. Buiten die ring is de buitenkant van het bassin, waar de handtekeningen van impactgerelateerd materiaal verdwijnen.

De bevindingen hebben enkele interessante implicaties voor SPA-verkenning, zeggen de onderzoekers. Het onderzoek suggereert, bijvoorbeeld, dat het vinden van ongerept mantelmateriaal in het midden van het bassin een beetje lastig kan zijn vanwege de grote vulkanische afzetting.

"Dat is een beetje contra-intuïtief, "Zei Moriarty. "Normaal gesproken zou de diepste opgraving in het midden van de krater zijn. Maar we laten zien dat het midden van SPA is bedekt door wat lijkt op een vulkanische stroom."

Dus als je op zoek bent naar mantel, misschien is het verstandig om in de ring rond het centrum te landen, waar wat lijkt op mantelmateriaal zeer geconcentreerd is.

Maar een ideale landingsplaats, Moriarty zegt, kan een plek zijn met zowel mantel als vulkanisch materiaal, omdat die vulkanen op zichzelf al interessant zijn. Hun samenstelling is een beetje anders dan die van andere vulkanische rotsen die op de maan worden gevonden, wat suggereert dat ze een unieke oorsprong hebben.

"Als deze rotsen inderdaad vulkanisch zijn, het betekent dat er een heel interessant soort vulkanisme plaatsvond in SPA, "Zei Moriarty. "Het kan te maken hebben met de extreme geofysische omgeving die tijdens de vorming van het bassin aanwezig zou zijn geweest. Dat zou heel interessant zijn om dieper op in te gaan."

Met dat in gedachten, Moriarty zegt dat een goede plek om te landen nabij de grens van het vulkanische centrum en de pyroxeenring zou kunnen zijn. Een andere strategie zou kunnen zijn om een ​​plek te zoeken waar het vulkanische materiaal is doorboord door een daaropvolgende impact. Moriarty en Pieters vonden verschillende van dergelijke kraters in de vulkanische plek waar het pyroxeenmateriaal opnieuw is opgegraven.

"We denken dat het achtervolgen van zowel mantel als vulkanen zou zorgen voor een rijkere wetenschappelijke terugkeer, ' zei Moriarty.

Moriarty hoopt dat deze bevindingen missieplanners iets zullen geven om over na te denken. China is momenteel bezig met het plannen van een missie naar SPA. De regio is herhaaldelijk verschenen op NASA's "decadale enquête" van planetaire wetenschappers, die wordt gebruikt om de missieprioriteiten van het agentschap te informeren.

"Impacten zijn het dominante proces dat de creatie en evolutie van het zonnestelsel dreef, en SPA is de grootste bevestigde impactstructuur op de maan, zo niet het hele zonnestelsel, "Zei Moriarty. "Dat maakt het een belangrijk eindlid bij het begrijpen van impactprocessen. We denken dat dit werk een routekaart kan bieden om SPA in meer detail te verkennen."

Het onderzoek werd ondersteund door NASA's LASER (NNX12AI96G) en SSERVI (NNA14AB01A) programma's.