Πώς οι βράχοι του φεγγαριού του Απόλλωνα αποκαλύπτουν την επική ιστορία του σύμπαντος

Besykje Ús Ynstrumint Foar It Eliminearjen Fan Problemen

Τα σεληνιακά δείγματα είναι μια χρονοκάψουλα. Οι επιστήμονες λένε ότι πρέπει να επιστρέψουμε για περισσότερα.

Το λογότυπο The Highlight by Vox

Σε ένα λαμπρό λευκό δωμάτιο στο Ναυτικό Ερευνητικό Εργαστήριο στην Ουάσιγκτον, DC, βρίσκεται ένα διάφανο πλαστικό μπαούλο γεμάτο με κομμάτια του ουρανού. Στο εσωτερικό υπάρχουν μετεωρίτες που ανακτήθηκαν από τον πάγο της Ανταρκτικής και κόκκοι υλικού που πιστεύεται ότι προϋπήρχαν του σχηματισμού του ηλιακού μας συστήματος. Αυτοί είναι θησαυροί, που βοηθούν εμάς τους ανθρώπους να καταλάβουμε τη θέση μας ανάμεσα στα αστέρια.

Από το σεντούκι, η γεωλόγος Kate Burgess βγάζει έναν άλλο θησαυρό: ένα μικροσκοπικό φιαλίδιο από τεφλόν, διπλό τυλιγμένο σε σακούλες από τεφλόν. Περιέχει χώμα από το φεγγάρι, το οποίο συνέλεξαν οι αστροναύτες του Apollo 17 το 1972.

Η γεωλόγος Kate Burgess βρίσκεται κοντά σε ένα ηλεκτρονικό μικροσκόπιο που μπορεί να αναλύσει εικόνες σε κλίμακα ατόμων.

Brian Resnick/Vox
Η ποσότητα της σεληνιακής βρωμιάς σε αυτό το φιαλίδιο είναι μικρή. Όμως η επιστημονική του αξία είναι τεράστια.

Η ποσότητα του σεληνιακού χώματος σε αυτό το φιαλίδιο είναι μικρή. Όμως η επιστημονική του αξία είναι τεράστια.

Brian Resnick/Vox

Για πολύ καιρό, αυτό το χώμα βρισκόταν ανενόχλητο στο φεγγάρι, εκτεθειμένο μόνο στην τεράστια ακτινοβολία του διαστήματος. Όταν η Burgess κοιτάζει το δείγμα με ένα ηλεκτρονικό μικροσκόπιο τόσο ισχυρό που μπορεί να δει μέχρι την κλίμακα των ατόμων, αναζητά στοιχεία για το πώς η έκθεση σε αυτή την ακτινοβολία άλλαξε το χρώμα του εδάφους. Αυτό ακούγεται σαν μικρή επιστήμη. Αλλά είναι στην υπηρεσία μιας μεγάλης, ακόμη και όμορφης, ιδέας.

Ο Burgess εργάζεται για να κάνει τους βράχους της Σελήνης έναν οδηγό αναφοράς για τον ευρύτερο κόσμο. Ερευνά πόσο από το χρώμα του εδάφους προέρχεται από τη σύνθεσή του (από τι είναι φτιαγμένο) και πόσο από τις καιρικές συνθήκες στο διάστημα. Λέει ότι το να το καταλάβεις θα βοηθήσει στον εντοπισμό της σύνθεσης αντικειμένων - όπως οι αστεροειδείς - που εντοπίστηκαν από τηλεσκόπια.

Με αυτόν τον τρόπο, τα σεληνιακά δείγματα είναι ένας σύνδεσμος μεταξύ μας και των ουρανών, βοηθώντας μας να δούμε βαθύτερα σε αυτά και να κατανοήσουμε τι βρίσκουμε. Για τους πλανητολόγους, η έρευνα σε σεληνιακά δείγματα είναι ανεκτίμητη. Σε αντίθεση με τη Γη, το φεγγάρι δεν έχει αλλάξει πολύ από τότε που σχηματίστηκε. Αυτό το καθιστά μια χρονοκάψουλα, ένα Βιβλίο της Γένεσης για τους γεωλογικά διατεθειμένους.

Με άλλα λόγια: Moon rocks rock.

Οι επιστήμονες εξακολουθούν να μελετούν τα σεληνιακά δείγματα από τις προσγειώσεις του Απόλλωνα στο φεγγάρι. Αλλά υπάρχει τώρα ανανεωμένο ενδιαφέρον για την αποστολή ανθρώπων πίσω στο φεγγάρι για περισσότερα.

Ο πρόεδρος Τραμπ θέλει να φτάσουν εκεί μέχρι το 2024. ( Θα δούμε σχετικά με ότι .) Και οι πλανητικοί επιστήμονες τρέχουν για την ευκαιρία να μελετήσουν πετρώματα από τον σεληνιακό νότιο πόλο και την πλευρά του φεγγαριού που δεν βλέπει ποτέ τη Γη. Το αν μια σεληνιακή επιστροφή αξίζει το κόστος, σε αυτή τη χρονική στιγμή, είναι συζητήσιμο. Αλλά οι πλανητολόγοι με τους οποίους μίλησα όλοι είπαν, τουλάχιστον, ότι θα οδηγούσε σε σημαντικά επιστημονικά κέρδη.

Αυτό συμβαίνει επειδή οι βράχοι του φεγγαριού που έχουμε αφηγούνται μια απίστευτη ιστορία για τη θέση μας στο σύμπαν. Όσο περισσότερα μπορούμε να συλλέξουμε, τόσο περισσότερα θα μάθουμε.

Γιατί το φεγγάρι είναι τόσο σημαντικό για την πλανητική επιστήμη

Οι προσγειώσεις σε φεγγάρι —η δεύτερη από τις οποίες, το Apollo 12, συνέβη πριν από 50 χρόνια αυτή την εβδομάδα— αφορούσαν πολλά πράγματα: να νικήσουν τους Σοβιετικούς στον διαστημικό αγώνα, το μηχανικό παζλ της αποστολής ανθρώπων στην επιφάνεια της Σελήνης, την πρόκληση για χάρη μιας πρόκλησης. Αφορούσαν όμως και τη γεωλογία. Κατά τη διάρκεια των έξι προσγειώσεων σε φεγγάρι, οι αστροναύτες έφεραν πίσω 842 λίρες από σεληνιακούς βράχους, βότσαλα και χώμα.

Δεν είναι υπερβολή να πούμε ότι αυτοί οι βράχοι άλλαξαν την κατανόησή μας για το ηλιακό μας σύστημα και ξαναέγραψαν την ιστορία του. Πριν από τον Απόλλωνα, πραγματικά δεν ξέραμε πώς σχηματίστηκε το φεγγάρι, λέει Τζούλιαν Γκρος , πλανητολόγος στο Πανεπιστήμιο Rutgers.

Το να σπουδάζεις γεωλογία είναι να μελετάς ιστορία. Όμως η Γη διαγράφει συνεχώς το παλιό γεωλογικό της αρχείο.

Η Γη είναι μια γιγάντια μηχανή ανακύκλωσης, λέει ο Γκρος. Έχουμε αέρα, έχουμε βροχή, έχουμε πάγο και καιρό, και έτσι όλοι οι βράχοι απομακρύνονται. Ο φλοιός του πλανήτη μας είναι δυναμικός. οι ήπειροί μας επιπλέουν, κινούνται και αλλάζουν. Με την πάροδο των αιώνων, οι πέτρες ανακυκλώνονται, ξανατήκονται και αναμορφώνονται καθώς οι ήπειροι συγκρούονται μεταξύ τους.

Το φεγγάρι, από την άλλη, δεν διαγράφει την ιστορία του. Εκτός από τις κρούσεις αστεροειδών, λέει ο Gross, το φεγγάρι δεν έχει αλλάξει πολύ από τον σχηματισμό του. Αυτό το κάνει μια χρονοκάψουλα, ένα βιβλίο για την ιστορία του ηλιακού μας συστήματος.

Σε έναν βράχο φεγγαριού, έχετε αυτόν τον μικροσκοπικό θησαυρό στα χέρια σας, λέει ο Γκρος. Μεγαλώνοντας, είχε ένα όνειρο να γίνει αστροναύτης, το οποίο τελικά καταργήθηκε από την ευαισθησία της στην ασθένεια κίνησης. Δουλεύοντας με αυτά τα βράχια, λέει, είναι όσο πιο κοντά μπορώ να γίνω αστροναύτης. Αλλά αντί να εξερευνήσουν το διάστημα, αυτή και οι συνάδελφοί της εξερευνούν τον χρόνο.

Ο [σεληνιακός] φλοιός είναι βασικά ένα αρχείο, λέει ο Gross. Και πρέπει να μάθουμε πώς να ερμηνεύουμε και πώς να διαβάζουμε αυτό το αρχείο. Ένα από τα πιο σημαντικά μαθήματα είναι για το πώς σχηματίστηκαν αρχικά η Γη και η Σελήνη.

Οι βράχοι της Σελήνης λένε την ιστορία της δημιουργίας

Η παρακάτω εικόνα δείχνει έναν σεληνιακό βράχο 4 λιβρών που ανακτήθηκε το 1972 από το Apollo 16. Είναι κυρίως φτιαγμένος από πλαγιόκλαδο, έναν βράχο που σχηματίζεται από λιωμένο μάγμα. Βράχοι σαν αυτόν αποτελούν το μεγαλύτερο μέρος του φλοιού της Σελήνης. Και αυτό λέει στους επιστήμονες ότι το φεγγάρι είχε μια πολύ βίαιη αρχή.

NASA

Περίπου 4,5 δισεκατομμύρια χρόνια πριν , όταν το ηλιακό σύστημα ήταν ακόμα στα σπάργανα, ήταν ένα πολύ πιο χαοτικό μέρος.

Όχι πολύ πριν από αυτό ( κοσμικά μιλώντας ), ο ήλιος είχε εκραγεί, συντήκοντας άτομα υδρογόνου από μια τεράστια μπάλα αερίου, ανάβοντας μια φωτιά που καίει μέχρι σήμερα. Και αυτό το νεαρό αστέρι ήταν ακόμα περικυκλωμένο από κομμάτια συντριμμιών που συσσωρεύονται, συντρίβονται το ένα πάνω στο άλλο, σχηματίζοντας τους πλανήτες.

Πιστεύεται ότι περίπου αυτή την εποχή, η Γη (ή περισσότερο σαν προκάτοχος της Γης) χτυπήθηκε από έναν άλλο πλανήτη ίσως στο μέγεθος του Άρη.

Ο κατακλυσμός που προέκυψε ένωσε τους δύο κόσμους, σχηματίζοντας τη Γη μας. Η δύναμη της σύγκρουσης εκτόξευσε υλικό και από τα δύο σώματα, και αυτό το υλικό έλιωσε μαζί για να σχηματίσει το φεγγάρι μας. Το πρώιμο φεγγάρι ήταν καλυμμένο από έναν ωκεανό μάγματος, το οποίο κατακάθισε και ψύχθηκε στη μορφή που γνωρίζουμε σήμερα.

Javier Zarracina / Vox

Με αυτόν τον τρόπο, η Γη και το φεγγάρι ήταν μια (αδελφική) δίδυμη γέννηση.

Αλλά περιμένετε, πώς τα υποπτευόμαστε όλα αυτά από έναν βαρετό παλιό λευκό βράχο;

Η απάντηση είναι κάπως απλή. Το Plagioclase δεν είναι πολύ πυκνό. είναι ο τύπος ορυκτού που θα περιμένατε να εμφανιστεί στην επιφάνεια ενός ωκεανού μάγματος καθώς κρυώνει. Όταν σχηματίστηκε το φεγγάρι, το πλαγιοκλάδο ανέβηκε στην επιφάνεια του φεγγαριού και άρχισε να δημιουργεί έναν φλοιό, λέει Ντάρμπι Ντυάρ , ανώτερος επιστήμονας στο Planetary Science Institute που μελετά σεληνιακά δείγματα για δεκαετίες.

Javier Zarracina / Vox

Οι επιστήμονες εξακολουθούν να συζητούν τις λεπτομέρειες αυτής της υπόθεσης. Αλλά φαίνεται λογικό επειδή η Γη και το φεγγάρι είναι φτιαγμένα από παρόμοια βασικά υλικά (υποδηλώνοντας ότι δημιουργήθηκαν από το ίδιο αρχικό υλικό) και επειδή το υλικό ήταν λιωμένο τη στιγμή που σχηματίστηκαν (λόγω της μεγάλης δύναμης της πρόσκρουσης).

Αλλά αυτή είναι μόνο η αρχή της ιστορίας που λένε οι βράχοι του φεγγαριού.

Τι μπορούν να μας πουν οι κρατήρες της Σελήνης για την ιστορία του ηλιακού συστήματος

Ένα τεράστιο μέρος του αρχείου του σεληνιακού φλοιού είναι οι κρατήρες του. Και οι επιστήμονες μπόρεσαν να χρησιμοποιήσουν τα δείγματα του Απόλλωνα για να χρονολογήσουν με ακρίβεια αυτούς τους κρατήρες.

Το φεγγάρι έχει αλλάξει πολύ λιγότερο από τη Γη, αλλά αυτό δεν σημαίνει ότι δεν έχει αλλάξει καθόλου. Αστεροειδή το έχουν χτυπήσει ξανά και ξανά, οδηγώντας στην επιφάνεια που μπορούμε να δούμε στον νυχτερινό ουρανό. Αυτοί οι κρατήρες λένε την ιστορία του τι συνέβη στο ηλιακό σύστημα μετά το σχηματισμό της Γης και της Σελήνης.

Χρονολογώντας τους κρατήρες του φεγγαριού, μπορούμε να χρονολογήσουμε τους κρατήρες αλλού. Όσο μεγαλύτεροι ήταν οι κρατήρες, τόσο πιο πολύ πριν κατασκευάζονταν (γιατί μεγαλύτερα κομμάτια συντριμμιών ήταν πιο συνηθισμένα πιο πίσω στο χρόνο). Και τώρα ... έχουμε μια όμορφη ιστορία επιπτώσεων του ηλιακού συστήματος, λέει ο Dyar. Υπάρχουν κρατήρες σε άλλους πλανήτες, όπως ο Ερμής, για παράδειγμα. Τώρα γνωρίζουμε την ηλικία των κρατήρων του Ερμή επειδή έχουμε ένα σύνολο πληροφοριών από το φεγγάρι.

Μαθαίνοντας πόσο χρονών οι κρατήρες του φεγγαριού οδηγούνται στη συνέχεια σε έναν άλλο εκπληκτική υπόθεση : ότι οι εξώτατοι πλανήτες - Δίας, Κρόνος, Ουρανός, Ποσειδώνας - έχουν αλλάξει τις τροχιές τους κατά τη διάρκεια της ζωής τους.

Οι κρατήρες δείχνουν ότι περίπου 600 εκατομμύρια χρόνια μετά τη δημιουργία των πλανητών, υπήρξε μια περίοδος έντονου βομβαρδισμού, που σημαίνει ότι το φεγγάρι χτυπήθηκε από πολλούς αστεροειδείς. Αυτό ήταν περίεργο. Ο ξέφρενος ρυθμός των συγκρούσεων αστεροειδών θα έπρεπε να έχει καταλαγιάσει μέχρι τότε.

Τι εξηγεί λοιπόν τις επιπτώσεις κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου; Μια πιθανή ιδέα είναι ότι εάν αυτοί οι μεγάλοι αέριοι γίγαντες πλανήτες κινούνταν πιο κοντά στον ήλιο και μετά πιο μακριά, θα είχαν ενοχλήσει τους αστεροειδείς και θα είχαν πετάξει τους αστεροειδείς γύρω, δημιουργώντας τις συγκρούσεις, λέει ο Gross.

Οι επιστήμονες εξακολουθούν να μην είναι σίγουροι αν αυτό ισχύει. Αλλά χωρίς τους βράχους του φεγγαριού, μπορεί να μην είχαν σκεφτεί καθόλου την περίπτωση.

Γιατί οι επιστήμονες θέλουν περισσότερα σεληνιακά δείγματα

Έχουμε μάθει έναν τόνο από λιγότερους από έναν τόνο βράχων του φεγγαριού. Αλλά αυτοί οι πλανητικοί γεωλόγοι είναι πεινασμένοι για περισσότερα. Ένας λόγος είναι ότι όλες οι αποστολές Apollo προσγειώθηκαν κοντά στον ισημερινό της Σελήνης.

Θα ήθελαν οι επιστήμονες να μελετήσουν δείγματα από άλλες περιοχές; Ω, ναι, λέει ο Γκρος. Απολύτως.

Το να προσπαθείς να ερμηνεύσεις κάτι για την ιστορία του φεγγαριού από μερικές εκατοντάδες κιλά βράχων είναι πολύ απογοητευτικό, λέει ο Dyar, προσθέτοντας ότι δεν έχουμε καθόλου δείγματα από την μακρινή πλευρά του φεγγαριού. Δεν ξέρουμε ποια άλλη ενδιαφέρουσα επιστήμη θα βρούμε.

Επί του παρόντος, ο Λευκός Οίκος πιέζει τη NASA να στείλει ξανά ανθρώπους στο φεγγάρι μέχρι το 2024. Προς το παρόν, το σχέδιο είναι για εκείνους τους αστροναύτες να επισκεφθούν τον σεληνιακό νότιο πόλο σε έναν κρατήρα που ονομάζεται Λεκάνη Νότιου Πόλου-Aitken — ένας από τους μεγαλύτερους, βαθύτερους και επομένως παλαιότερους κρατήρες της Σελήνης. Είναι πιθανό η πρόσκρουση που δημιούργησε τη λεκάνη να ήταν τόσο ισχυρή που εξέθεσε τον μανδύα ή το εσωτερικό του φεγγαριού.

Οι επιστήμονες δεν μπορούν να μελετήσουν άμεσα τον μανδύα της Γης. Το φεγγάρι θα ήταν το επόμενο καλύτερο πράγμα. Εάν μπορέσουμε να πάρουμε πίσω μέρος αυτού, αυτό θα ήταν απολύτως θεαματικό, λέει ο Gross. Θα μπορούσε να μας βοηθήσει να καταλάβουμε γιατί η Γη έχει τόσο ενεργή γεωλογία και το φεγγάρι όχι.

Η Burgess ελπίζει ότι εάν οι άνθρωποι φτάσουν στο φεγγάρι, θα μπορούν να φέρουν στο σπίτι μερικά δείγματα από περιοχές που δεν έχουν εκτεθεί σε τόση διαστημική ακτινοβολία, ώστε να μπορεί να δει ένα πιο παρθένο παράδειγμα ενός μη αλλοιωμένου διαστημικού βράχου. Και πάλι, αυτό είναι στην υπηρεσία της κατανόησης από τι άλλα αντικείμενα - από αυτά που δεν έχουμε κομμάτια - είναι φτιαγμένα.

Και αυτή η γνώση θα μπορούσε να έχει πολλές πρακτικές επιπτώσεις. Για παράδειγμα, στο μέλλον, εάν οι άνθρωποι θέλουν να ξεκινήσουν την εξόρυξη αστεροειδών για μέταλλα και ορυκτά, θα είναι εξαιρετικά χρήσιμο να γνωρίζουμε την ακριβή γεωλογική σύνθεση ενός συγκεκριμένου αστεροειδούς πριν φτάσουμε.

Υπάρχουν πολλοί λόγοι για να επιστρέψουμε τους ανθρώπους στο φεγγάρι και να δημιουργήσουμε μια πιο μόνιμη παρουσία εκεί. Το φεγγάρι θα ήταν ένα καλό εργαστήριο για να διδάξει στους αστροναύτες πώς να επιβιώνουν καλύτερα σε μεγάλες, μοναχικές αποστολές στο βαθύ διάστημα. Θα ήταν καλό έδαφος εκτόξευσης για αποστολές στον Άρη , ή παραπέρα. Και θα ήταν ενδεχομένως ένα σημείο εξόρυξης για φυσικούς πόρους.

Μία από τις αγαπημένες ανακαλύψεις της Burgess είναι κομμάτια ηλίου που βρήκε κολλημένα σε νεανικούς λάκκους στο σεληνιακό δείγμα βρωμιάς. Το ήλιο είναι μέρος του ήλιου παγιδευμένο στο φεγγάρι, λέει. Ο ήλιος εκτοξεύει αέρια και σωματίδια προς κάθε κατεύθυνση και το φεγγάρι μας μούλιαξε μερικά από αυτά σαν σφουγγάρι. Το εύρημα είναι τόσο ποιητικό όσο και πρακτικό: το ήλιο είναι ολοένα και περισσότερο σπάνιους πόρους στη Γη . Ίσως μπορούμε να μάθουμε να το συλλέγουμε από το φεγγάρι.

Οι βράχοι της Σελήνης αντιπροσωπεύουν αυτό που συμβαίνει όταν η ανθρώπινη περιέργεια αφήνεται να ανθίσει

Το να μελετάς το φεγγάρι σημαίνει να μελετάς τη Γη και να αναρωτιέσαι: Πόσο ιδιαίτερος είναι ο κόσμος μας;

Πάντα σκέφτομαι ότι το πιο σημαντικό ερώτημα που πρέπει να απαντήσουν οι άνθρωποι είναι το ζήτημα, είμαστε μόνοι; λέει ο Ντυάρ. Είναι η Γη μοναδική; Και με έναν μικρό τρόπο, η μελέτη ενός σωρού από βράχους του φεγγαριού μας βοηθά να απαντήσουμε σε αυτήν την ερώτηση.

Το να καταλάβουμε πώς σχηματίστηκε το ηλιακό μας σύστημα, πώς σχηματίστηκε ο πλανήτης μας, μας βοηθά να καταλάβουμε πόσο σπάνιοι είμαστε και πόσο ιδιαίτερο μέρος είναι πραγματικά αυτό. Τι θα γινόταν αν ένα σώμα στο μέγεθος του Άρη δεν συγκρουόταν ποτέ με ένα στο μέγεθος της Γης; Ήταν κάπως απαραίτητος αυτός ο κατακλυσμός για την αλυσίδα των γεγονότων που οδήγησαν στη ζωή, σε εσένα και σε εμένα, στην πίτσα;

Εάν το φεγγάρι δεν υπήρχε ποτέ, η Γη θα ήταν πολύ διαφορετική (δεν θα υπήρχαν παλίρροιες των ωκεανών, για παράδειγμα). Αλλά και εμείς θα ήμασταν διαφορετικοί. Και θα ήμασταν ενδεχομένως λιγότερο περίεργοι για τη θέση μας στο σύμπαν.

Οι αστροναύτες στο Apollo 17, την τελευταία προσγείωση σε φεγγάρι, κοιτούν τη σκόνη και τους βράχους του φεγγαριού. Ποια μυστικά κρύβονται ακόμα σε αυτά τα ερείπια;

NASA

Χωρίς το φεγγάρι, νομίζω ότι η ανθρωπότητα πιθανότατα δεν θα είχε ποτέ κοίταξε ψηλά στον ουρανό [και θα σκεφτόταν], «Ω, αυτό το αντικείμενο είναι αρκετά κοντά, ας προσπαθήσουμε να φτάσουμε εκεί», λέει ο Gross. Έτσι, δεν θα είχαμε ποτέ την περιέργεια να αναπτύξουμε την τεχνολογία και τα εργαλεία μας για να αφήσουμε τον πλανήτη μας.

Για πάρα πολλούς λόγους, το φεγγάρι είναι το πρώτο μας σκαλοπάτι προς την ευρύτερη περιοχή του διαστήματος και τα μυστήρια που κρύβονται μέσα μας. Δεν ξέρω αν πρέπει να έχουμε περισσότερους βράχους σελήνης μέχρι το έτος 2024 συγκεκριμένα. Αλλά κάποια στιγμή, κάποια μέρα, πρέπει να επιστρέψουμε.


Πρόσθετες αναφορές από τον Byrd Pinkerton. γραφικά του Javier Zarracina/Vox