על פי התיאוריות המקובלות ביותר, הירח נוצר לפני כ-4.5 מיליארד שנים לאחר שעצם בגודל מאדים (Theia) התנגש בכדור הארץ. לאחר שהפסולת שנוצרה הצטברה ליצירת מערכת כדור הארץ-ירח, הירח בילה עידנים רבים בהתקררות. המשמעות היא שלפני כמה מיליארדי שנים זרמו אגמי לבה על פני הירח, שבסופו של דבר התקשו ויצרו את הכתמים האפלים העצומים (מאריה הירח) שעדיין נמצאים שם היום.
הודות לדגימות של סלע ירחי שהוחזרו לכדור הארץ על ידי סין שינוי 5 במשימה, מדענים לומדים יותר על האופן שבו הירח נוצר והתפתח. על פי מחקר שנערך לאחרונה על ידי ה האקדמיה הסינית למדעי הגיאולוגיה (CGAS), צוות בינלאומי בחן את הדגימות הללו כדי לחקור מתי הסתיים הוולקניות על הירח. התוצאות שלהם לא רק ממלאות את הפערים בהיסטוריה הגיאולוגית של הירח אלא גם של גופים אחרים במערכת השמש.
המחקר, שהופיע לאחרונה בכתב העת מַדָע , הובל על ידי שיאוצ'או צ'ה ממרכז בייג'ינג רגיש ברזולוציה גבוהה יון מיקרו פרוב, הממוקם ב-CGAS המכון לגיאוגרפיה . הצטרפו אליו חוקרים מהמכון למדע פלנטרי (PSI), מרכז מקדונל למדעי החלל, המוזיאון השבדי להיסטוריה של הטבע, מכון שאנדונג למדעי הגיאולוגיה וממספר אוניברסיטאות מארה'ב, בריטניה ואוסטרליה.
מונס רומקר נראה באוקיינוס פרוצלארום בתמונה זו שנלקחה ממשימת אפולו 15 במסלול ירח. קרדיט: נאס'א
הדגימות שהתקבלו על ידיChang'e-5רוברים הם הראשונים שהוחזרו לכדור הארץ מאז תקופת אפולו (לפני 45 שנים) והושגו מהמישור הוולקני המכונה Oceanus Procellarum (לטינית 'אוקיינוס הסערות'). אזור ירח זה הוא ייחודי בין שטחי הירח, שכן מאמינים שהוא אירח את זרמי הלבה האחרונים של הבזלת על הירח. ג'ים הד, פרופסור מחקר במחלקה למדעי כדור הארץ, הסביבה והכוכבים של בראון, היה שותף למחקר החדש.
החללית Chang'e-5 נחתה באזור זה ב-1 בדצמבר 2020, והצליחה לאסוף כ-1,730 גרם (61.1 אונקיות) של סלע ירח מאזור זה, כולל דגימת ליבה שהתקבלה מעומק של ~1 מ' (3.3) ft) מתחת לפני השטח. כפי שהוא הסביר לאחרונה חדשות מבראון ידיעה לתקשורת:
'הדגימות הללו מגיעות מאזור של הירח שלא נחקר ברובו על ידי חלליות נחתו. דגימות קודמות ממשימות אפולו ומשימות לונה הסובייטית מגיעות כולן מהחלק המרכזי והמזרחי של הצד הקרוב של הירח.
'אבל התברר ככל שאספנו נתוני חישה מרחוק יותר שהוולקניות העדכנית ביותר על הירח הייתה לחלוטין בחלק המערבי הזה, כך שהאזור הזה הפך למטרה עיקרית לאיסוף דגימות. ספציפית, הדגימות הגיעו מסמוך ל-Mons Rümker, תל וולקני בגדול מריה הירח, Oceanus Procellarum.'
Mons Rümker, מבנה געשי ב- Oceanus Procellarum על הירח. פסיפס של תמונות מאת Lunar Reconnaissance Orbiter, שנעשה עם מצלמת זווית רחבה. קרדיט: נאס'א
אזור Oceanus Procellarum מאופיין בריכוז גבוה של יסודות רדיואקטיביים כמו אשלגן, אורניום ובעיקר תוריום. אלה מייצרים חום באמצעות התפרקות רדיואקטיבית ארוכת חיים ומאמינים שמילאו תפקיד בהארכת הפעילות המגמטית בצד הקרוב של הירח. לאחר בחינת הדגימות באמצעות תיארוך רדיומטרי, הצוות הגיע למסקנה שהן (בממוצע) בנות 2 מיליארד שנים.
'עם זאת, בדגימות האלה, לא ראינו למעשה הרכב יסודות רדיואקטיבי מוגבר', אמר ראש. 'אם היסודות הרדיואקטיביים הללו מניעים את הוולקניות באזור זה, אנו מצפים לראות רדיואקטיביות מוגברת בדגימות. אבל לא עשינו זאת. במקום זאת, ההרכב היה דומה לבזלת סוסה ממרבצים ישנים יותר. אז זה מטיל ספק בהשערה הזו לגבי וולקניות לאורך זמן'.
בעיקרו של דבר, בדיקתם העלתה כי נחוצים הסברים חלופיים מדוע אזור Oceanus Procellarum חווה תקופה ממושכת של מאגמטיזם הירחי. עם זאת, התוצאה המשמעותית ביותר מהמחקר הזה היא איך הוא הצליח להגביל את גילן של כמה מדגימות הלבה הבזלתית העדכניות ביותר מהירח. זה לא רק קובע נקודת קצה לתקופה הוולקנית הפעילה ביותר של הירח, אלא הוא קריטי למודלים של האבולוציה התרמית וההיסטוריה הגיאולוגית שלו.
וכפי שציין ראש, הוא משמש גם כאמצעי לכיול התזמון של אירועים אחרים בהיסטוריה הגיאולוגית של הירח ובגופים אחרים במערכת השמש:
'כאשר אנו מסתכלים על משטח או תכונה על הירח שאין לנו דגימות לתיארוך רדיומטרי, אנו מנסים להעריך את גילו באמצעות התפלגות גודל-תדר של מכתשי פגיעה. בעיקרון, ככל שעובר הזמן, השפעות גדולות יותר הופכות נדירות יותר. אז על ידי ספירת מכתשים בגדלים שונים, נוכל לקבוע גיל יחסי של משטח.
הבנת ההיסטוריה הגיאולוגית של הירח תעזור לשחזר את ההיסטוריה של מערכת השמש שלנו. קרדיט: הרנן קניאס/בנג'מין וייס
אחרון חביב, בדיקות אלו מאפשרות למדענים למלא פערים קריטיים בהבנתנו את ההיסטוריה של הירח. 'אבל לפני כמיליארד לשלושה מיליארד שנים, אין לנו הרבה נקודות נתונים טובות לספר לנו איך נראה שטף ההשפעה', הוסיף הד. 'אז קיום תאריך רדיומטרי מוחלט למשטח הזה עוזר לנו לכייל את עקומת השטף, מה שעוזר לנו לתארך משטחים אחרים. וזה לא נכון רק לירח. זה עוזר לנו לכייל גילאים עבור מאדים, נוגה ומקומות אחרים.'
הדגימות שהתקבלו על ידיChang'e-5רוברים הם גם הראשונים שהוחזרו לכדור הארץ מאז תקופת אפולו (לפני 45 שנים). אפשר לומר שתוצאות המחקר הזה הן תצוגה מקדימה של האופן שבו מאמצי חקר הירח המחודשים שלנו יניבו תובנות חדשות ובעלות ערך לגבי האופן שבו מערכת כדור הארץ-ירח נוצרה והתפתחה. אלה, בתורם, יכלו לשפוך אור על האופן שבו תנאים ראויים למגורים הופיעו ונמשכו על פני כדור הארץ, אך לא אף גופים אחרים במערכת השמש.
לקריאה נוספת: אוניברסיטת בראון , מַדָע