21. heinäkuuta 1969 ihmiskunta otti ensimmäiset askeleensa toisella taivaankappaleella. Muutamassa tunnissa Kuun pinnalla Apollo 11:n miehistö keräsi ja toi Maahan 21,55 kg näytteitä. Lähes tarkalleen 50 vuotta myöhemmin nämä näytteet opettavat meille edelleen aurinkokunnan alkuaikojen keskeisistä tapahtumista ja Maa-Kuu-järjestelmän historiasta. Kuun iän määrittäminen on tärkeää myös sen ymmärtämiseksi, miten ja mihin aikaan Maa muodostui ja miten se kehittyi aurinkokunnan alkuvaiheessa.
Tässä tutkimuksessa keskitytään erityyppisten, eri Apollo-lentojen keräämien kuunäytteiden kemiallisiin merkkeihin. Vertailemalla eri aikoina muodostuneiden kivien eri alkuaineiden suhteellisia määriä voidaan oppia, miten kukin näyte liittyy Kuun sisätilaan ja magmameren jähmettymiseen, sanoo tohtori Raúl Fonseca Kölnin yliopistosta, joka tutkii Kuun sisätilassa tapahtuneita prosesseja laboratoriokokeissa yhdessä kollegansa tohtori Felipe Leitzken kanssa.
Kuu muodostui todennäköisesti Marsin kokoisen planeettakappaleen ja varhaisen Maan välisen jättiläismäisen yhteentörmäyksen jälkimainingeissa. Ajan myötä Kuu akkretoitui Maan kiertoradalle räjähtäneestä ainepilvestä. Vastasyntynyttä Kuuta peitti magmameri, joka jäähtyessään muodosti erilaisia kivilajeja. Nämä kivet tallensivat tietoa Kuun muodostumisesta, ja niitä löytyy vielä nykyäänkin Kuun pinnalta, sanoo tohtori Maxwell Thiemens, Kölnin yliopiston entinen tutkija ja tutkimuksen pääkirjoittaja. Tohtori Peter Sprung, tutkimuksen toinen kirjoittaja, lisää: ”Tällaiset havainnot eivät ole enää mahdollisia Maassa, koska planeettamme on ollut geologisesti aktiivinen ajan kuluessa. Kuu tarjoaa siten ainutlaatuisen mahdollisuuden tutkia planeettojen evoluutiota.”
Kölnin tutkijat käyttivät harvinaisten alkuaineiden hafniumin, uraanin ja volframin välistä suhdetta luotaimena ymmärtääkseen, kuinka paljon sulamista tapahtui mare-basalttien eli kuun pinnan mustien alueiden synnyttämiseksi. Ennennäkemättömän mittaustarkkuuden ansiosta tutkimuksessa pystyttiin tunnistamaan selviä trendejä eri kivisukujen välillä, mikä mahdollistaa nyt näiden keskeisten harvinaisten alkuaineiden käyttäytymisen paremman ymmärtämisen.
Hafniumin ja volframin tutkiminen Kuussa on erityisen tärkeää, koska ne muodostavat luonnollisen radioaktiivisen kellon, jossa isotooppi hafnium-182 hajoaa volframi-182:ksi. Tämä radioaktiivinen hajoaminen kesti vain aurinkokunnan ensimmäiset 70 miljoonaa vuotta. Yhdistämällä Apollo-näytteistä mitatut hafnium- ja volframitiedot laboratoriokokeista saatuihin tietoihin tutkimuksessa todetaan, että Kuu alkoi jähmettyä jo 50 miljoonaa vuotta aurinkokunnan muodostumisen jälkeen. Tämä ikätieto tarkoittaa, että minkä tahansa jättiläisimpaktin on täytynyt tapahtua ennen tuota aikaa, mikä vastaa tiedeyhteisön keskuudessa kiivaasti kiisteltyyn kysymykseen siitä, milloin Kuu on muodostunut,” lisää professori Dr. Carsten Münker UoC:n geologian ja mineralogian laitokselta, tutkimuksen vanhempi kirjoittaja.
Maxwell Thiemens toteaa lopuksi: ”Ihmiskunnan ensiaskeleet toisessa maailmassa tasan 50 vuotta sitten tuottivat näytteitä, joiden avulla voimme ymmärtää Kuun ajoitusta ja kehitystä. Koska Kuun muodostuminen oli viimeinen suuri planetaarinen tapahtuma Maan muodostumisen jälkeen, Kuun ikä antaa vähimmäisiän myös Maalle.”