Den 21 juli 1969 tog mänskligheten sina första steg på en annan himlakropp. Under sina få timmar på månens yta samlade besättningen på Apollo 11 in och tog med sig 21,55 kg prover tillbaka till jorden. Nästan exakt 50 år senare lär oss dessa prover fortfarande om viktiga händelser i det tidiga solsystemet och om jord-måne-systemets historia. Att bestämma månens ålder är också viktigt för att förstå hur och vid vilken tidpunkt jorden bildades och hur den utvecklades i solsystemets allra första tid.
Denna studie fokuserar på de kemiska signaturerna hos olika typer av månprover som samlades in av de olika Apollo-uppdragen. Genom att jämföra de relativa mängderna av olika grundämnen i stenar som bildats vid olika tidpunkter är det möjligt att lära sig hur varje prov är relaterat till månens inre och stelningen av magmahavet, säger dr Raúl Fonseca från universitetet i Köln, som studerar processer som inträffade i månens inre i laboratorieexperiment tillsammans med sin kollega dr Felipe Leitzke.
Månen har troligen bildats i efterdyningarna av en jättelik kollision mellan en planeterisk kropp av Mars-storlek och den tidiga jorden. Med tiden ackrediterades månen från det moln av material som sprängdes in i jordens omloppsbana. Den nyfödda månen var täckt av ett magmahav som bildade olika typer av stenar när det svalnade. Dessa stenar registrerade information om månens bildning och kan fortfarande hittas idag på månens yta, säger Maxwell Thiemens, tidigare forskare vid universitetet i Köln och huvudförfattare till studien. Dr Peter Sprung, medförfattare till studien, tillägger: ”Sådana observationer är inte längre möjliga på jorden, eftersom vår planet har varit geologiskt aktiv över tid. Månen ger därför en unik möjlighet att studera planetens utveckling.”
Kölnforskarna använde förhållandet mellan de sällsynta grundämnena hafnium, uran och volfram som en sond för att förstå hur mycket smältning som skedde för att generera mare basalter, det vill säga de svarta områdena på månens yta. Tack vare en oöverträffad mätprecision kunde studien identifiera distinkta tendenser bland de olika bergsvarven, vilket nu gör det möjligt att bättre förstå beteendet hos dessa viktiga sällsynta grundämnen.
Studier av hafnium och volfram på månen är särskilt viktiga eftersom de utgör en naturlig radioaktiv klocka för isotopen hafnium-182 som sönderfaller till volfram-182. Detta radioaktiva sönderfall varade endast under solsystemets första 70 miljoner år. Genom att kombinera den information om hafnium och volfram som uppmätts i Apolloproverna med information från laboratorieexperiment finner man i studien att månen redan började stelna så tidigt som 50 miljoner år efter det att solsystemet bildades. Denna åldersinformation innebär att en gigantisk kollision måste ha inträffat före den tiden, vilket är svaret på en mycket omdiskuterad fråga inom forskarvärlden om när månen bildades”, tillägger professor Dr Carsten Münker från UoC:s Institute of Geology and Mineralogy, som är huvudförfattare till studien.
Maxwell Thiemens drar slutsatsen: Människans första steg på en annan värld för exakt 50 år sedan gav prover som gör att vi kan förstå tidpunkten och utvecklingen av månen. Eftersom månens bildning var den sista stora planetariska händelsen efter jordens bildning ger månens ålder en minimiålder även för jorden.”