Monsters van Apollo 17 laten zien dat de maan 40 miljoen jaar ouder is dan eerder werd gedacht

Meld u aan voor de wetenschapsnieuwsbrief Wonder Theory van CNN. Verken het universum met nieuws over fascinerende ontdekkingen, wetenschappelijke vooruitgang en meer.

CNN
—

Maanstof verzameld door Apollo 17-astronauten in de jaren zeventig onthulde dat de maan 40 miljoen jaar ouder is dan eerder werd gedacht.

Na de landing op de maan op 11 december 1972 verzamelden NASA-astronauten Eugene Cernan en Harrison Schmidt stenen en stof van het maanoppervlak. Een nieuwe analyse van dat monster onthulde zirkoonkristallen en dateerde de leeftijd ervan op 4,46 miljard jaar. Eerdere schattingen geven aan dat de leeftijd van de maan, die werd gevormd als gevolg van een enorme botsing aan de hemel, 4,425 miljard jaar bedraagt.

De resultaten zijn maandag gepubliceerd in het tijdschrift Geochemische perspectieven Brieven.

“Deze kristallen zijn de oudst bekende vaste stoffen die zijn gevormd na een gigantische inslag. Omdat we de leeftijd van deze kristallen kennen”, zegt Philip Heck, senior auteur van het onderzoek, en Robert A. Pritzker, curator van de afdeling Meteorieten en Polaire Studies aan de Universiteit van New York. Field Museum of Natural History in Chicago, aldus een rapport. Het dient als anker voor de maanchronologie.’ Een verklaring.

De begindagen van ons zonnestelsel – toen de aarde zich nog aan het vormen was en in omvang groeide – waren chaotisch, en rotsachtige objecten botsten vaak in de ruimte. Gedurende die periode, meer dan 4 miljard jaar geleden, botste een object ter grootte van Mars op de aarde, waarbij een groot stuk rots werd uitgestoten dat volgens de onderzoekers de maan werd. Maar wetenschappers hebben moeite gehad om deze cruciale gebeurtenis precies te dateren.

De energie van de botsing van een object ter grootte van Mars met de aarde deed de rotsen smelten die uiteindelijk het oppervlak van de maan zouden vormen.

“Toen het oppervlak op deze manier werd gesmolten, konden de zirkoonkristallen zich niet vormen en overleven”, zegt Heck, die ook senior directeur is van het Negaunee Integrative Research Center van het museum en professor bij de afdeling Geofysische Wetenschappen van de universiteit. uit Chicago.”Het werd gevormd nadat de magma-oceaan van de maan was afgekoeld.”

“Anders zouden ze zijn gesmolten en zou hun chemische signatuur zijn uitgewist.”

Eerder onderzoek door co-auteur Bidong Zhang, een onderzoeksmedewerker bij de afdeling Aard-, Planetaire en Ruimtewetenschappen van de Universiteit van Californië, Los Angeles, suggereerde dat het bepalen van de ouderdom van kristallen in maanstof de werkelijke leeftijd van de maan zou kunnen onthullen , Goed.

Zhang en zijn collega Audrey Bouvier, hoogleraar experimentele planetaire wetenschappen aan de Universiteit van Bayreuth in Duitsland, benaderden Heck en hoofdonderzoeksauteur Jennika Greer, een onderzoeksmedewerker in de geowetenschappen aan de Universiteit van Glasgow, om de kristallen op nanoschaal te bekijken met behulp van een geavanceerde techniek. Om de chemische samenstelling ervan te bepalen en de leeftijd van de maan te bepalen.

Dit onderzoek vertegenwoordigt het eerste gebruik van de analytische methode tot nu toe met behulp van atomaire sondetomografie, en werd uitgevoerd met behulp van instrumenten aan de Northwestern University in Evanston, Illinois, aldus de auteurs van het onderzoek.

“Bij tomografie met atomaire sondes beginnen we met het slijpen van een stukje van het maanmonster tot een zeer scherpe punt, met behulp van een gefocusseerde ionenbundelmicroscoop, bijna als een zeer fraaie puntenslijper”, zegt Greer, promovendus bij het Field Museum. . en de Universiteit van Chicago toen ik aan het onderzoek werkte. “Vervolgens gebruiken we ultraviolette lasers om atomen van het oppervlak van die punt te verdampen. De atomen reizen door een massaspectrometer, en hoe snel ze bewegen vertelt ons hoe zwaar ze zijn, wat ons op zijn beurt vertelt waar die atomen van zijn gemaakt.”

De analyse toonde het aantal uraniumatomen aan dat aanwezig was in de zirkoonkristallen die waren onderworpen aan radioactief verval. Elementen kunnen transformeren als hun atomen een onstabiele configuratie van protonen en neutronen hebben, waardoor sommige ervan vervallen, zoals uranium vervalt om lood te worden. Door bij te houden hoe lang dit proces duurt, kunnen wetenschappers de ouderdom van iets bepalen door de verhouding tussen uranium en loodatomen te vergelijken.

“Radiometrische datering werkt een beetje als een zandloper,” zei Heck. “In een zandloper stroomt zand van de ene glazen bol naar de andere, waarbij het verstrijken van de tijd wordt aangegeven door de ophoping van zand in de onderste bol. Radioactieve datering werkt op dezelfde manier door het aantal ouderatomen en het aantal dochteratomen te tellen die ze hebben getransformeerd Het verstrijken van de tijd kan dan worden berekend omdat de transformatiesnelheid bekend is.

Het onderzoeksteam gebruikte loodisotopen gevonden in het maanstofmonster om vast te stellen dat de kristallen 4,46 miljard jaar oud waren, wat aangeeft dat de maan minstens zo oud moet zijn.

“Het is verbazingwekkend om bewijs te kunnen krijgen dat de rots die erin zit het oudste deel van de maan is dat we tot nu toe hebben ontdekt,” zei Greer. “Het is een verbindingspunt voor veel vragen over de aarde. Als je de ouderdom van iets kent, kun je beter begrijpen wat er in de geschiedenis mee is gebeurd.”

Hoewel maanmonsters meer dan vijftig jaar geleden naar de aarde zijn teruggestuurd, heeft het lang geduurd voordat de technologie werd ontwikkeld die nodig was om zulke gedetailleerde analyses van kristallen uit te voeren. Daarom wachtte NASA Ontdek enkele ongerepte exemplaren Ze werden tot de afgelopen jaren verzameld tijdens het Apollo-tijdperk, waardoor verder inzicht in de natuurlijke maan van onze planeet mogelijk werd gemaakt met behulp van de meest geavanceerde methoden.

“De maan is een belangrijke partner in ons planetenstelsel”, zegt Heck. ‘Het stabiliseert de rotatie-as van de aarde, daarom zitten er 24 uur in een dag en zijn er getijden. Zonder de maan zou het leven op aarde er anders uit zien. Het maakt deel uit van ons natuurlijke systeem dat we willen het beter begrijpen, en onze studie levert een klein puzzelstukje op in dat hele plaatje.