Bezzałogowa misja Chang’e-5 wystartowała z Centrum Startów Satelitowych w Wenchang dokładnie 23 listopada 2020 roku. 1 grudnia lądownik osiadł na bliższej stronie Księżyca, czyli części zwróconej w kierunku Ziemi. Miejscem lądowania były okolice szczytu masywu wulkanicznego zwanego Mons Rümker.
Wyposażony w wiertło lądownik pobrał próbkę skał spod powierzchni Księżyca, a robotyczne ramię zebrało nieco regolitu z powierzchni. Łącznie zgromadzono 1,7 kg materiału, który zamknięto w specjalnym szczelnym pojemniku, mającym zabezpieczyć próbkę przed zanieczyszczeniem w trakcie powrotu.
16 grudnia 2020 kapsuła z próbkami wylądowała na terenie Chin. Tamtejsza agencja kosmiczna ogłosiła sukces – była to pierwsza taka misja od czasu lotu radzieckiej sondy Łuna 24 w 1976 roku i misji Apollo z 1970 roku.
Próbki pod lupą międzynarodowych ekspertów
Dostarczenie „świeżych” próbek księżycowych było ważnym wydarzeniem w świecie nauki, jednak na pierwsze ustalenia musieliśmy czekać prawie rok. Na początku października w prestiżowym czasopiśmie naukowym „Science” ukazały się badania, które opisują wiek i skład skał sprowadzonych przez Chang’e-5.
Zanim materiał trafił do laboratoriów, został starannie posortowany. Naukowcy z Chin ręcznie wybrali kilka maleńkich fragmentów bazaltu (skały wulkanicznej) o wielkości około 2 milimetrów, które najlepiej nadawały się do badań. Następnie przeprowadzono analizy, oparte na technikach opracowanych w latach 70. przy badaniu pierwszych próbek z Apollo.
„Analizę próbek przeprowadzono przy użyciu czułego instrumentu mikrosondy jonowej o wysokiej rozdzielczości (SHRIMP) w SHRIMP Center w Pekinie w Chinach” – podano w oświadczeniu.
– Proces określania wieku skał był złożony. Nasze wysiłki zostały nagrodzone, gdyż byliśmy w stanie określić wiek erupcji, z których pochodziły skały, na 1,97 miliarda lat – o cały miliard lat mniej niż jakakolwiek wcześniej datowana lawa bazaltowa z Księżyca – napisali we wspólnym artykule Joshua Snape, Katherine Joy i Romain Tartese – badacze z Uniwersytetu Manchesterskiego, którzy byli częścią międzynarodowego zespołu badającego próbki.
Aktywność wulkaniczna na Księżyca trwała dłużej, niż sądzono
Na powierzchni Księżyca, w ciągu całej jego historii, miało miejsce wiele erupcji. Śladami po tych wybuchach i wylewach lawy są ogromne obszary skały bazaltowej zwane morzami księżycowymi. Większość aktywności wulkanicznej datuje się jednak na 3–4 mld lat temu, co potwierdzają badania próbek sprowadzonych w ramach misji Apollo i Łuna oraz meteorytów pochodzących z Księżyca.
Stosunkowo młody wiek nowych próbek potwierdza jednak, że lawa płynęła po powierzchni Księżyca jeszcze ok. 2 mld lat temu. Chociaż naukowcy już wcześniej uważali, że na Księżycu istnieją młodsze skały wulkaniczne, dopiero teraz – dzięki chińskiej misji – uzyskano dowód potwierdzający tę teorię.
2 mld lat temu Księżyc miał być „wygasły”
Jak często w nauce bywa – rozwiązanie jednej zagadki tworzy kolejną. Zacznijmy od tego, że aby doszło do erupcji na Księżycu, w jego wnętrzu musiała panować bardzo wysoka temperatura, zdolna do stopienia materiału, który później był wyrzucany na powierzchnię w postaci lawy. Uważa się jednak, że w przypadku Księżyca ciepło to zostało utracone dużo wcześniej niż 2 mld lat temu.
– Ta praca stworzyła nową tajemnicę naukową – w jaki sposób małe, skaliste ciało planetarne, takie jak Księżyc, mogło zachować wystarczającą ilość ciepła wewnętrznego, aby kontynuować wytwarzanie erupcji wulkanicznych 2,5 miliarda lat po uformowaniu się? – pytają badacze. Uważa się, że Księżyc liczy 4,5 mld lat.
Naukowcy mają już kilka teorii na wyjaśnienie tego zjawiska. Od wysokiego stężenia pierwiastków promieniotwórczych we wnętrzu Księżyca, przez wpływ grawitacji Ziemi i Słońca, po niższą temperaturę topnienia skał, która mogła ułatwić erupcję. Ale ostatecznej odpowiedzi mogą udzielić dalsze badania próbek.
– Analiza próbek z misji Apollo na początku lat 70. zrewolucjonizowała nasze rozumienie tego, jak dynamiczny jest nasz Układ Słoneczny oraz jak powstają i ewoluują planety. Teraz to nowe badanie ponownie udowadnia niesamowitą wartość naukową, jaką mają próbki z innych ciał planetarnych, które możemy odszyfrowywać w laboratoriach na Ziemi – podkreślają współautorzy.
Źródła: Science, The Conversation.