21 lipca 1969 roku ludzkość postawiła pierwsze kroki na innym ciele niebieskim. W ciągu kilku godzin spędzonych na powierzchni Księżyca załoga misji Apollo 11 zebrała i przywiozła z powrotem na Ziemię 21,55 kg próbek. Prawie dokładnie 50 lat później próbki te wciąż uczą nas o kluczowych wydarzeniach we wczesnym Układzie Słonecznym oraz o historii układu Ziemia-Księżyc. Określenie wieku Księżyca jest również ważne dla zrozumienia, jak i w jakim czasie uformowała się Ziemia i jak ewoluowała na samym początku Układu Słonecznego.
Niniejsze badanie skupia się na sygnaturach chemicznych różnych typów próbek księżycowych zebranych przez różne misje Apollo. Porównując względne ilości różnych pierwiastków w skałach, które powstały w różnym czasie, można dowiedzieć się, w jaki sposób każda próbka jest związana z księżycowym wnętrzem i krzepnięciem oceanu magmy” – mówi dr Raúl Fonseca z Uniwersytetu w Kolonii, który wraz ze swoim kolegą dr Felipe Leitzke bada procesy zachodzące we wnętrzu Księżyca w eksperymentach laboratoryjnych.
Księżyc prawdopodobnie powstał w następstwie gigantycznego zderzenia ciała planetarnego wielkości Marsa z wczesną Ziemią. Z czasem Księżyc akreował z chmury materiału wyrzuconego na orbitę Ziemi. Nowo narodzony Księżyc był pokryty oceanem magmy, który w miarę stygnięcia tworzył różne rodzaje skał. Skały te zapisały informacje na temat formowania się Księżyca i do dziś można je znaleźć na powierzchni Księżyca” – mówi dr Maxwell Thiemens, były pracownik naukowy Uniwersytetu w Kolonii i główny autor badania. Dr Peter Sprung, współautor badania, dodaje: „Takie obserwacje nie są już możliwe na Ziemi, ponieważ nasza planeta była z biegiem czasu geologicznie aktywna. Księżyc stanowi zatem wyjątkową okazję do badania ewolucji planetarnej.’
Naukowcy z Kolonii wykorzystali związek pomiędzy rzadkimi pierwiastkami hafnem, uranem i wolframem jako sondę do zrozumienia ilości topnienia, które nastąpiło w celu wytworzenia bazaltów mare, czyli czarnych regionów na powierzchni Księżyca. Dzięki bezprecedensowej precyzji pomiaru, badanie mogło zidentyfikować wyraźne trendy wśród różnych pakietów skał, co teraz pozwala na lepsze zrozumienie zachowania tych kluczowych rzadkich elementów.
Badanie hafnu i wolframu na Księżycu są szczególnie ważne, ponieważ stanowią one naturalny zegar radioaktywny izotopu hafnu-182 rozpadu do wolframu-182. Ten radioaktywny rozpad trwał tylko przez pierwsze 70 milionów lat Układu Słonecznego. Łącząc informacje hafnu i wolframu mierzone w próbkach Apollo z informacjami z eksperymentów laboratoryjnych, badanie wykazało, że Księżyc już zaczął krzepnąć już 50 milionów lat po uformowaniu się Układu Słonecznego. 'Ta informacja o wieku oznacza, że jakiekolwiek gigantyczne uderzenie musiało nastąpić przed tym czasem, co odpowiada na zażarcie dyskutowane wśród społeczności naukowej pytanie dotyczące tego, kiedy uformował się Księżyc’ – dodaje profesor dr Carsten Münker z Instytutu Geologii i Mineralogii UoC, starszy autor badania.
Maxwell Thiemens podsumowuje: 'Pierwsze kroki ludzkości na innym świecie dokładnie 50 lat temu przyniosły próbki, które pozwoliły nam zrozumieć czas i ewolucję Księżyca. Ponieważ formowanie się Księżyca było ostatnim ważnym wydarzeniem planetarnym po uformowaniu się Ziemi, wiek Księżyca zapewnia minimalny wiek również dla Ziemi.”
.