Prøver returneret af Change-5 afslører nøglealderen for månesten

En månesonde opsendt af det kinesiske rumagentur bragte for nylig de første friske prøver af sten og snavs fra månen tilbage i mere end 40 år. Nu har et internationalt hold af videnskabsmænd – inklusive en ekspert fra Washington University i St. Louis – bestemt alderen på disse månesten til tæt på 1,97 milliarder år gamle.

"Det er den perfekte prøve til at lukke et hul på 2 milliarder år, " sagde Brad Jolliff, Scott Rudolph professor i jord- og planetvidenskab i kunst og videnskab og direktør for universitetets McDonnell Center for Space Sciences. Jolliff er en amerikansk-baseret medforfatter af en analyse af nymånestenene ledet af det kinesiske akademi for geologiske videnskaber, offentliggjort 7. oktober i tidsskriftet Videnskab .

Aldersbestemmelsen er blandt de første videnskabelige resultater rapporteret fra den vellykkede Chang'e-5-mission, som var designet til at indsamle og returnere til Jorden sten fra nogle af de yngste vulkanske overflader på månen.

"Selvfølgelig, 'ung' er relativt, " Jolliff sagde. "Alle de vulkanske klipper indsamlet af Apollo var ældre end 3 milliarder år. Og alle de unge nedslagskratere, hvis alder er blevet bestemt ud fra analyse af prøver, er yngre end 1 milliard år. Så Chang'e-5 prøverne udfylder et kritisk hul."

Det hul, som Jolliff refererer til, er vigtigt ikke kun for at studere månen, men også til at studere andre klippeplaneter i solsystemet.

Som et planetarisk legeme, selve månen er omkring 4,5 milliarder år gammel, næsten lige så gammel som jorden. Men i modsætning til Jorden, Månen har ikke de erosive eller bjergbyggende processer, der har en tendens til at slette kratere gennem årene. Forskere har draget fordel af månens vedvarende kratere til at udvikle metoder til at estimere alderen af ​​forskellige områder på dens overflade, til dels baseret på, hvor kratere området ser ud til at være.

Denne undersøgelse viser, at månestenene, der returneres af Chang'e-5, kun er omkring 2 milliarder år gamle. Ved at kende alderen på disse sten med sikkerhed, forskere er nu i stand til at kalibrere deres vigtige kronologiværktøjer mere præcist, sagde Jolliff.

"Planetforskere ved, at jo flere kratere på en overflade, jo ældre den er; jo færre kratere, jo yngre overflade. Det er en fin relativ beslutsomhed, " sagde Jolliff. "Men for at sætte absolutte aldersdatoer på det, man skal have prøver fra de overflader."

"Apollo-prøverne gav os en række overflader, som vi var i stand til at datere og korrelere med kraterdensiteter, " Jolliff forklarede. "Denne krateringskronologi er blevet udvidet til andre planeter - f.eks. for Merkur og Mars - at sige, at overflader med en vis tæthed af kratere har en vis alder."

"I dette studie, vi fik en meget præcis alder lige omkring 2 milliarder år, plus eller minus 50 millioner år, " sagde Jolliff. "Det er et fænomenalt resultat. Med hensyn til planetens tid, det er en meget præcis bestemmelse. Og det er godt nok til at skelne mellem kronologiens forskellige formuleringer.«

Andre interessante resultater fra undersøgelsen vedrører sammensætningen af ​​basalt i de returnerede prøver, og hvad det betyder for månens vulkanske historie, Jolliff bemærkede.

Resultaterne præsenteret i Videnskab papir er kun toppen af ​​isbjerget, så at sige. Jolliff og kolleger gennemsøger nu regolith-prøverne efter nøgler til andre vigtige månevidenskabelige spørgsmål, såsom at finde stumper og stykker smidt ind på Chang'e 5-indsamlingsstedet fra det fjerne, unge nedslagskratere som Aristarchus, til muligvis at bestemme alderen på disse små sten og arten af ​​materialerne på de andre nedslagssteder.

Jolliff har arbejdet sammen med forskerne ved Sensitive High Resolution Ion MicroProbe (SHRIMP) Center i Beijing, der ledede denne undersøgelse, inklusive studiemedforfatter Dunyi Liu, i over 15 år. Dette langsigtede forhold er muligt gennem en særlig samarbejdsaftale, der omfatter Washington University og dets Institut for Jord- og Planetvidenskab, og Shandong University i Weihai, Kina, med støtte fra Washington Universitys McDonnell Center for Space Sciences.

"Laboratoriet i Beijing, hvor de nye analyser blev udført, er blandt de bedste i verden, og de gjorde et fænomenalt stykke arbejde med at karakterisere og analysere de vulkanske stenprøver, " sagde Jolliff.

"Konsortiet omfatter medlemmer fra Kina, Australien, USA., Storbritannien og Sverige, " Jolliff fortsatte. "Dette er videnskab udført på den ideelle måde:et internationalt samarbejde, med gratis deling af data og viden – og alt sammen gjort på den mest kollegiale måde som muligt. Dette er videnskabens diplomati."

Jolliff er specialist i mineralogi og leverede sin ekspertise til denne undersøgelse af Chang'e-5 prøverne. Hans personlige forskningsbaggrund er fokuseret på månen og Mars, de materialer, der udgør deres overflader, og hvad de fortæller om planeternes historie.

As a member of the Lunar Reconnaissance Orbiter Camera science team and leader of the Washington University team in support of NASA's Apollo Next Generation Sample Analysis (ANGSA) program, Jolliff investigates the surface of the moon, relating what can be seen from orbit to what is known about the moon through the study of lunar meteorites and Apollo samples—and now, from Chang'e-5 samples.