MIBŐL VAN A HOLD? Az Apolló expedíciók ásvány-kőzettani kutatásai.

 
Régebben csak a meteoritokat tanulmányozhattuk mint idegen égitestről származó, kézbe is vehető anyagokat. az Apollo-expedíciók óta viszont kezünkben van a Hold.A Hold felszínén található kőzetek két fontos okból is mások, mint a földiek: 1. más volt a Holdnak a belső története, amely a kőzeteket kitermelte ; 2. mások voltak a kőzeteket átalakító holdi felszíni viszonyok.
 
 
 
Bazaltok és anortozitokHa Földünkről gondolatban eltüntetjük az óceáni vízréteget, két fontos kőzettípust azonosíthatunk rajta: a tengerfenék bazaltjait és a kontinensek gránitos átlagösszetételéhez kapcsolódva megjelenő felszíni üledékeket. Hasonló felbontással nézve a Holdat, azon is sötét (ma már tudjuk bazaltos) “tengereket” és világos (ma már tudjuk: anortozitos*) felföldeket látunk. Rögtön észleljük: a két égitest közös kőzettartománya a bazalt.

E. Aldrin lábnyoma a holdon:  a legtöbb helyen ilyen porréteg, regolit borítja a felszínt

Nemcsak a kőzetszínképek vizsgálata, hanem a magmás kőzettan is megtanított bennünket arra, hogy a  kőzetbolygók közös nevező -je a bazalt. A bazaltok szerepére a földi kutatásban is csak a 60-as években találtak rá: a Föld felszínére ömlött bazaltok a Föld köpenyének parciális olvadékai*. A földi köpeny viszont lényegében kondritos* összetételű, azzal a különbséggel, hogy a vas kiolvadt belőle, és a magban gyűlt össze. A kondritos anyag a Naprendszer ősi anyaga, s bizonyos meteoritokban még ma is megőrződött. Ezért minden bolygótesten, így a Holdon is megtalálható a kondritos köpeny. Mi több, még néhány száz kilométeres kisbolygókon is kiolvadással létre tudott jönni belőle a bazalt. (Ilyen kisbolygó például a Vesta.) Bazaltos meteoritokat a holdkőzetek kézbevétele előtt is ismertünk. Néhányukról például kimutatták, hogy naprendszeri idő szerint fiatalok. Azt feltételezték, később igazolták is, hogy a Marsról
származnak. Csak a Holdról nem volt még anyagunk, s a meteoritok között sem tudtunk addig holdkőzetet azonosítani, míg magukat az eredeti holdkőzeteket nem tanulmányoztuk.

Vékonycsiszolatok Magyarországon

Ma már 1994 óta a magyar egyetemisták is vizsgálhatnak holdkőzeteket. A NASA Johnson Űrközpontjában húsz készletet készítettek, mindegyik tizenkét vékonycsiszolatot tartalmaz. E készleteket egyetemek kaphatják kölcsön; az idén harmadszor jutott el hozzánk, az Eötvös Loránd Tudományegyetemre egy ilyen készlet. Vizsgálatukkal keresztmetszetet kaphatunk a  Hold kőzeteiről,  segítségükkel fölvázolhatjuk még a Hold fejlődéstörténetét is. (lásd: ÉT/1994/29. szám 904. oldal: dr. Kubovics Imre és B. Sz.: A Hold kőzetei).

A Hold rétegeinek kezdeti elkülönülése (fent)  és a mai szerkezet (lent)

A tanulmányozott NASA-készletben négy minta képviseli a bazaltokat, most kettőt mutatunk beközülük. A legszebb talán a 74420 számú narancsszínű talaj.  Pikrites-bazaltos lávaszökőkút spriccelte széjjel a parányi olvadékcseppeket, amelyek gyorsan üveggé dermedtek, s így megőrizték a holdi köpeny olvadék-összetételét. Ásványok nyalábjai figyelhetők meg egy másik, szintén gyorsan lehűlt olvadék (12002) kristályos anyagában is. (Ilyen tűs kristályok keletkeznek akkor is, amikor a Tapolcai Bazaltgyapot-gyárban forgó hengerekre csorgatják vékony sugárban a megolvasztott diszeli bazaltot.) A holdi piroxén*-tűkristályok körbeveszik a mélyben már megnőtt és a magma által fölhozott olivin-kristályokat, s így alakítják ki a porfiros szövetet. Vékonycsiszolaton mutatjuk be a híres holdi anortozitot, a felföldek anyagát is. Szinte kizárólag csak földpátkristályokból áll ez a (60025 számú) minta. Valamikor szép, nagy szemcsék alkották,amelyek összetöredeztek a sok ütközéstől, becsapódástól, rengéstől. Még tördeltebb ásványvilág tárul a szemünk elé, ha a breccsákat figyeljük meg a mikroszkópban. A becsapódás malma őrli,forgószele teríti, s forrósága összesüti e törmeléket. A breccsák némelyike sokszor átesett ezen atortúrán, ezért alakulhatott ki a breccsa a breccsában” szövete.

 
 
 
 
Az Apollo-expedíciók gyűjtötte holdminták “helye”  a három összetevő koordinátarendszerében. Forrás: Korotev, LunarPlanetary Science Conference, 1999.  (Élet és Tudomány grafikák)
 
 
A hazai holdikőzettan-órákon már több száz tanuló vett részt, s a magyar űrtáborok “diákűrhajósai” is láthatták a bemutatott mintákat.
 
 
 
A Hold “emeletei”
 
A US Geological Surveynél külön térképek készültek az egyes leszállási helyekről. Ilyen geológiaiholdtérképeken tudjuk legszemléletesebben összefoglalni mindazt, amit az Apollo-expedíciókjóvoltából a Holdról megismertünk. A szép, színes geológiai térképek a felszínre nyúló kőzettesteket* ábrázolják. Igyekeznek a megfigyelhető formákat még a felszín alatt is nyomon követni. A kőzettestrétegekből rétegtani (sztratigráfiai) egységeket, sorozatokat állítanak össze. A földi rétegtan alapelvei szerint térképezték föl a Holdat is. A legfiatalabb rétegek vannak legfölül, s az egyre idősebbek rendre lejjebb sorakoznak. (Steno 330 éve megjelent cikkében fogalmazta meg először ezt a rétegtani alaptörvényt.) A település sorrendjéről tudósítanak a rétegek átfedési viszonyai, de a távolabb eső, egymásra nem nyúló rétegeket is össze kell hasonlítani. Ilyenkor a rétegek oldalirányú folytonosságát kráterstatisztikák felhasználásával bizonyítják.
A Holdon a sugársávos kráterek a legfiatalabbak (1. kopernikuszi emelet), ezeket követik a még mindig fiatalosan tagolt, de sugársáv nélküli kráterek (2. eratoszthenészi emelet). Mindkettő foltnyi réteg csak, bár a Tycho- vagy a Kopernikusz- kráter sávjai messzire nyúlnak. A foltnyi rétegek alatt két nagy kiterjedésű réteg következik: az Imbrium-medence (3. imbriumi emelet) és a Nektár-medence (4. nektári emelet) rétege. Legalul fekszik a krátermezőkkel borított terravidékek (5. prenektári) emelete.
 
 
 
 
A Hold felszínének “emeletei”, az öt alapréteg és a névadó helyszínek  (részletesebben lásd a cikkben)
 
 
 
 
 
 
Míg a földi korokat legfeljebb 100 millió évekkel mérjük, addig a holdi korok esetében milliárd éveket emlegetünk. (Földünkön a légkör és az óceánok, valamint a bioszféra malma a málás, az üledékképződés az ősi kőzeteket hamar elfedi.) Leegyszerűsítve azt mondhatjuk, hogy a Holdon minden tízszer olyan idős, mint a párja a Földön. Igaz, a Földön is előfordulnak 3,8 milliárd éves kőzetek, de ezek ritkák. Ha az óceáni bazaltok többségükben néhány 100 millió évesek, a holdi bazaltok tízszer ilyen idősek, koruk 3,2 és 3,8 milliárd év között változik. A holdi terrák anortozitja még idősebb, némelyiknek a kora eléri a 4,2 milliárd évet is. A breccsák a legfiatalabbak, van közöttük néhány százmillió éves is. Ez a kormeghatározás az, amit nem lehet a távolból elvégezni. 
 
 
 
Holdunk fejlődéstörténete
 
Azokkal a kőzetmintákkal, amelyeket a térképezésből már ismert geológiai környezetből gyűjtöttek, rekonstruálni lehetett a Hold fejlődéstörténetét is. A holdi terrák anortozitjai és a bennük mért ritkaföldfémek eloszlása különös és fontos eseményt bizonyított. Egykor a Hold külső rétegei megolvadtak, s 4,4 milliárd évvel ezelőtt hatalmas magmaóceán borította a Holdat. A magmaóceán lehűlése során a plagioklász földpát (CaAl2Si2O8) az olvadékzóna tetején gyűlt össze, s létrehozta a világos színű felföldek anortozitját. A sűrűbb ásványok az olvadékzóna aljára süllyedtek. Ez a differenciálódás hosszú ideig tartott. A vastagodó holdi kéregben a nagyobb becsapódások óriási körkörös medencéket hoztak létre. A töréseken át a Hold köpenyéből bazaltos láva szivárgott a felszínre, s csaknem egymilliárd éven át tartó vulkáni tevékenységgel feltöltötte ezeket a medencéket. Némelyik talaja titánban igen gazdag, ilyenek például az Apollo-11 leszállási helyéről gyűjtött minták. 
 
 
 
 
A 12005 sorszámú bazaltos holdminta egy részletének  polarizációs mikroszkóppal készült képe. Zónás piroxén: a késői nagy szemcsékbe  ágyazódnak a korábban kivált kisebb képletek
 
 
 
 
 
 
A narancstalaj az egyetlen színes anyag, amit a holdon találtak az űrhajósok: Ötven–száz mikronos szemcseméretű, szitált frakció. A fekete szemcséken már elkezdődött a kristályosodás  (74420-as minta)
 
 
 
 
 
 
A bazaltos vulkanizmus csendesedésével a nagy felszínformáló események elültek. Az egyre vastagodó holdi kérget az űrből is mind kevesebb nagy becsapódás érte. Mindazonáltal folyamatos a meteorbombázás és ez a kráterek talaját állandóan őrli és breccsákká süti össze. Ezeknek több változatát is bemutatja a NASA holdi vékonycsiszolat-gyűjteménye. A breccsa a breccsában szövet a talaj anyagából összesült breccsát is tartalmaz. Ebben parányi üveggyöngyök is találhatók, amelyek a becsapódáskor megolvadt anyagból keletkeztek, nem úgy, mint a narancsszínű talaj gömböcskéi.  (Ilyen becsapódási szferulák a Földön is előfordulnak a nagy korszakhatárokkal egybeeső becsapódások rétegeiben. Arra a jelenségre, hogy szferulákkal is lehet rétegeket azonosítani, szintén a holdi anyagok vizsgálata hívta föl a figyelmet.)
 
 
 
 
Anortozit a holdi felföldekről.  Ezt ütésekkel tördelt, zúzott, nagyméretű földpátásvány-kristályok alkotják  (60025 számú minta)
 
 
 
 
Három talajösszetevő
 
 
Az Apollo-expedíciók kutatási eredményeire építve a NASA 1970-ben szervezte meg először, s azóta minden év március harmadik hetében tehát épp most megtartja a Holdi és Planetáris Tudományok Konferenciáját Houstonban. (Magyarország az idei 30. ilyen konferencián tizenkét közleménnyel szerepel.)Egy frappáns, szép eredmény zárja cikkünket. Már láttuk, hogy a fotogeológia két nagy kőzettartományt térképezett a Holdon: a tengeri bazaltokat és a felföldi anortozitokat. Az Apollo-leszállások helyéről hozott breccsák vizsgálata, valamint az azóta a Hold köré állított Clementine és Lunar Prospector űrszondák sugárzásvizsgálata azonban egy harmadik, ugyanennyire fontos komponens jelenlétét is kimutatta. Ez pedig a káliumban szegény, ritka földfémekben és foszforban gazdag úgynevezett KREEP összetevő (Kalium Rare Earth Elements and Phosphorus). Ma az Apolló-program leszállási helyeinek anyagát e három összetevőből jól ki lehet keverni . A geokémiai mérések azonban azt is kimutatták, hogy fém vas nikkel kobalt komponense szintén van a KREEP-anyagnak. Ezt egy hatalmas vasösszetevőjű meteorit becsapódásának tulajdonítja, amelynek anyaga szétterült a Holdon.
 
 
 
 
 
Breccsa a breccsában: több becsapódás tördelő-zúzó munkája darabolta,  keverte, s az ütés melegecementálta össze őket. Apollo-14 gyűjtötte minta a Fra Mauro kráter vidékéről  (14305-as számú minta)
 
 
 
 
Földre hullott meteoritból (1852, Mezőmadaras, Erdély)  készült vékony csiszolaton is jól megfigyelhetők a kondritok.
 
 
 
 
 
Egy újságcikk 1989-ben azt írta: “Firenzében a dóm kupolájának megépítése volt a reneszánsz Apollo-programja. Valóban, ahogy Brunelleschi kupolája azóta is koronázza a városképet, a XX. század tudományát is így koronázzák majd meg az utókor szemében az Apollo-expedíciók Holdra szállásai.”
 
 
 
 
 
Kislexikon
 
 
 
Anortozit: csaknem kizárólag Ca-ban gazdag földpátból álló kőzet. A Hold felföldjeinek uralkodó
kőzettípusa.
Becsapódási szferulák: üveggömböcskék, melyek a becsapódáskor megolvadó és szétfröccsenő anyagból szilárdulnak meg. Átlagosan a századmilliméter és a milliméter közötti mérettartományba esnek.
Gabbró: mélységi magmás kőzet, főleg földpátból és monoklin piroxénből, s kevesebb olivinből áll.
Ilmenit: vas-titán oxid, FeTiO3.
Kondritok: a Naprendszer keletkezésének korai időszakában létrejött meteoritok. Összetételükben mindig jelen vannak a kondrumok, az apró szilikátcseppek.
Kőzettestek: a földkéreg építő egységei, a földtan térképezési egységei. Kőzettest például a
Badacsony bazaltja.
Parciális olvadék: különböző olvadáspontú komponensekből álló anyag, amely a legalacsonyabb hőmérsékleten olvadásnak induló ásványegyüttesből jön létre.
Piroxén: ásványcsalád, melyben egy rész fémoxidra egy rész SiO2 jut, a fémoxidok elsősorban az MgO, FeO és a CaO, ahol a három fém egymást helyettesíteni tudja a kristályrácsban. Fontos meteoritásvány; a földi felső köpeny egyik legfontosabb ásványa is.
Szerző: Bérczi Szaniszló (Kozmikus Anyagvizsgáló Űrkutató Csoport, ELTE TTK)
 
Forrás: planetologia.elte.hu
 
 
 Fotóajánló: ELTE  Dr. Bérczi Szaniszló előadása Holdkőzetek – Csepeli Csillagvizsgáló
 

Vélemény, hozzászólás?

Adatok megadása vagy bejelentkezés valamelyik ikonnal:

WordPress.com Logo

Hozzászólhat a WordPress.com felhasználói fiók használatával. Kilépés / Módosítás )

Twitter kép

Hozzászólhat a Twitter felhasználói fiók használatával. Kilépés / Módosítás )

Facebook kép

Hozzászólhat a Facebook felhasználói fiók használatával. Kilépés / Módosítás )

Google+ kép

Hozzászólhat a Google+ felhasználói fiók használatával. Kilépés / Módosítás )

Kapcsolódás: %s

%d blogger ezt kedveli: