Schokgolfdetectie
Wetenschappers ontdekten in 1972 troolietstofdeeltjes (minerale deeltjes) die door de Apollo 17-ruimtevaartuig waren verzameld. Deze objecten zouden dus even oud, of zelfs ouder, kunnen zijn dan de maan, een 4,5 miljard jaar oud overblijfsel uit het vroege zonnestelsel.
Planetair wetenschapper James Dottin van Brown University (VS) kon zijn verbazing niet verbergen: "Mijn eerste gedachte was: 'Wow, dit kan niet waar zijn.' We moesten alles dubbelchecken om er zeker van te zijn dat alles klopte, en dat was ook zo. Dit zijn werkelijk verbluffende resultaten."
In de jaren zestig en begin jaren zeventig brachten de Apollo-astronauten van NASA in totaal 382 kg maanmateriaal terug naar de aarde. Wetenschappers waren zich echter bewust van toekomstige technologische ontwikkelingen en bewaarden daarom een deel van de rotsmonsters in afgesloten compartimenten, in afwachting van betere onderzoeksomstandigheden.
Een van deze bewaard gebleven exemplaren werd bestudeerd door planetoloog Dottin en zijn team, die massaspectrometrie gebruikten om de bron van de zwavel in het monster te bepalen.
Zwavel is een cruciaal element voor het begrijpen van de geologische geschiedenis van een object. Het kan zich binden aan metalen zoals ijzer, zich verplaatsen tussen de kern, mantel en atmosfeer van een planeet en isotopische sporen behouden van de omgeving waarin het is gevormd.
Isotopen zijn varianten van een element met een verschillend aantal neutronen. Hun verhouding in een materiaal varieert afhankelijk van de manier waarop dat materiaal is gemaakt; een soort "chemische barcode" die wetenschappers kunnen gebruiken om de oorsprong, het vormingsmechanisme en de ouderdom van een monster te achterhalen.
In de monsters van de Apollo 17-sonde 73001/2 werden fragmenten van troiliet aangetroffen, een verbinding van ijzer en zwavel die veelvuldig in de ruimte voorkomt.
Dottin en zijn team willen de isotopenverhoudingen van zwavel in troolieten bestuderen om meer te weten te komen over de geschiedenis van de maan, met name gericht op deeltjes die van vulkanische oorsprong lijken te zijn.
Astronaut Harrison Schmitt gebruikt aan boord van Apollo 17 een instrument voor het verzamelen van monsters op de maan (Foto: NASA).
Onverwachte bevindingen van zwavel-33
Sommige delen van het monster vertoonden iets hogere concentraties zwavel-33, een isotopenpatroon dat consistent is met de uitstoot van vulkanisch gas, zoals voorspeld door Dottin en zijn team die maanvulkanische gesteenten bestudeerden.
Andere delen van het monster vertoonden echter het tegenovergestelde: het aandeel zwavel-33-isotopen nam aanzienlijk af.
"Eerder werd aangenomen dat de zwavelisotoopsamenstelling van de maanmantel vergelijkbaar was met die van de aarde," legde Dottin uit. "Dat was wat ik verwachtte bij het analyseren van deze monsters, maar in plaats daarvan vonden we waarden die heel anders zijn dan alle waarden die we op aarde hebben gevonden."
Wetenschappers hebben nog nooit een maanmonster met deze isotopenverhouding gezien, en er zijn maar heel weinig manieren waarop dit gevormd zou kunnen zijn.
Deze mate van zwavel-33-uitputting wijst op een interactie tussen zwavel en ultraviolette straling in een ijle atmosfeer, wat twee intrigerende mogelijkheden oplevert. Beide suggereren dat troiliet een oeroud mineraal is.
Twee hypothesen over de oorsprong van oeroude zwavel.
De eerste mogelijkheid is dat zwavel op de maan zelf is gevormd, rond de tijd dat studies aantoonden dat er een oceaan van magma de jonge maan bedekte. Toen deze oceaan afkoelde en kristalliseerde, kan zwavel-33 van het oppervlak in de oeroude atmosfeer van de maan zijn verdampt, waardoor zwaardere isotopen achterbleven.
De tweede hypothese is nog intrigerender. De meest gangbare hypothese over het ontstaan van de maan is dat de vroege aarde tijdens de chaos van het vroege zonnestelsel werd geraakt door een object ter grootte van Mars, genaamd Theia.
Sommige theorieën suggereren dat de resulterende fragmenten in de baan van de aarde bleven en samensmolten tot de maan, terwijl een deel van Theia in het binnenste van de aarde verdween.
Maar mogelijk zijn er ook nog delen van Theia op de maan te vinden. En onderzoekers suggereren dat de bijzondere zwavel die op de maan voorkomt, mogelijk ook van Theia afkomstig is.
Het is onmogelijk om te zeggen welk scenario waarschijnlijker is, maar we kunnen de implicaties wel overwegen. Als de zwavel fotochemisch is veranderd, zou dat bewijs kunnen zijn van een oude uitwisseling van materiaal van het maanoppervlak naar de mantel, aldus Dottin.
"Op aarde hebben we plaattektoniek die dat doet, maar de maan niet," legde Dottin uit. "Het idee van een soort uitwisselingsmechanisme op de vroege maan is daarom fascinerend."
De aanwezigheid van ongebruikelijke zwavel zou ook de hypothese kunnen weerleggen dat de maan is ontstaan uit radioactief stof afkomstig van de botsing tussen de aarde en Theia. Als dat het geval zou zijn, zou de zwavel gelijkmatig verdeeld zijn over de maanmantel.
Dit is een veelbelovende ontdekking, en het betreft slechts een monster dat sinds de jaren 70 in een heliumkamer is opgeslagen. Om dit mysterie te ontrafelen, zullen echter waarschijnlijk meer monsters van buiten de aarde nodig zijn: van de maan, van Mars, mogelijk zelfs van asteroïden, en we zullen aanzienlijke tijd nodig hebben om deze te verzamelen.
Wat hun oorsprong ook moge zijn, deze deeltjes bevatten het meest bijzondere en oudste spoor van zwavel dat ooit op de maan is gevonden, een zwak spoor dat ons terugvoert naar het ontstaan van het zonnestelsel.
Bron: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/giai-ma-bi-an-mau-vat-hang-ti-nam-tuoi-lay-ve-tu-tau-apollo-17-20251126224829147.htm
Reactie (0)