Een eerste blik op rotsen van de achterkant van de maan creëert een vulkanisch mysterie

De eerste monsters van de achterkant van de maan bevatten tekenen van verrassende vulkanische activiteit nabij de zuidpool van de maan.

Twee afzonderlijke analyses van maanstenen, naar de aarde gebracht door China's Chang'e-6 ruimtevaartuig, tonen aan dat de stenen relatief recent, ongeveer 2,8 miljard jaar geleden, zijn gevormd uit afkoelend magma, volgens papers gepubliceerd op 15 november in Science en Nature. De metingen kunnen helpen om het mysterie op te lossen waarom de achterkant van de maan zo anders is dan de voorkant, maar werpen ook nieuwe vragen op over de geschiedenis van het vulkanisme op de maan.

Help ons verbeteren door onze 15 vragen tellende lezersenquête in te vullen.

De twee gezichten van de maan zijn als dag en nacht, met verschillende topografie, chemische samenstelling, kraterdichtheid en bewijs voor vulkanisme. Enorme verharde lava velden genaamd mare bedekken bijna een derde van de voorkant. Maar slechts ongeveer 2 procent van de achterkant vertoont tekenen van stromende lava.

"De raadselachtige asymmetrie tussen de voorkant en de achterkant van de maan ... is een langdurig onopgelost raadsel," schrijven geochemicus Qiu-Li Li van de Chinese Academie van Wetenschappen in Beijing en collega's in Nature.

Tot voor kort waren alle rotsen die mensen vanaf de maan hadden meegenomen afkomstig van de voorkant. Monsters van de Apollo en Luna missies in de jaren '60 en '70 suggereerden dat de maan het meest vulkanisch actief was rond 4 miljard jaar geleden en tegen ongeveer 3 miljard jaar geleden grotendeels was afgekoeld. Rotsen van de Chinese Chang'e-5 missie lieten meer recent vulkanisme zien, rond 2 miljard jaar geleden.

Maar de vulkanische geschiedenis van de achterkant was een compleet mysterie - totdat de Chang'e-6 missie van China in juni de eerste monsters ooit verzameld van het gebied terugbracht. Het ruimtevaartuig kwam terug naar de aarde met bijna twee kilogram maanstof uit het South Pole-Aitken Basin, de oudste en grootste krater en de bron van het grootste deel van het vulkanisch materiaal aan de achterkant van de maan.

"Stel je voor dat je rotsmonsters hebt van misschien 10 locaties in Noord-Amerika, en dat is wat je weet over de aarde," zegt planetair wetenschapper Stephen Elardo van de Universiteit van Florida in Gainesville, die niet betrokken was bij het nieuwe onderzoek. "Dan krijg je plotseling je eerste rotsen uit Zuid-Afrika of Australië. Nu heb je dat als een ander datapunt om te leren over de hele planeet. Dat is in feite wat dit voor de maan is."

Twee groepen onderzochten de rotsen met behulp van radiometrische datering, een techniek om de leeftijd van een object te schatten op basis van de relatieve hoeveelheden bepaalde radioactieve elementen die het bevat.

Geochemicus Le Zhang van de Chinese Academie van Wetenschappen in Guangzhou en collega's bestudeerden 35 fragmenten van vulkanisch gesteente genaamd basalt, en vonden dat hun leeftijden allemaal rond de 2,830 miljard jaar lagen. Li en collega's onderzochten 108 fragmenten basalt en vonden vergelijkbare leeftijden: 2,807 miljard jaar.

"Dat is jonger dan ik had verwacht voor dat gebied van de maan met een behoorlijk verschil," zegt Elardo.

Dat komt door een andere eigenschap die beide groepen vonden in de monsters. De rotsen missen warmteproducerende elementen zoals kalium, zeldzame aardmetalen (zoals uranium en thorium) en fosfor, samen bekend als KREEP. Aan de voorkant konden afnemende KREEP-elementen ervoor zorgen dat de mantel van de maan warm genoeg bleef voor vulkanisme tot 2 miljard jaar geleden. Maar zonder die elementen is het niet duidelijk hoe de achterkant zo lang vloeibaar is gebleven, aldus Elardo.

De resultaten suggereren ook langdurig vulkanisme. Het team van Li vond met name een rots die opviel: een aluminiumrijk fragment dat teruggaat tot 4,2 miljard jaar geleden. De enige bekende maansteen die ouder is, is een meteoriet waarvan het oorsprongspunt op de maan niet bekend is. Samen met de jongere monsters wijzen de rotsen op vulkanisme op de achterkant dat minstens 1,4 miljard jaar heeft geduurd.

Gegeven de bekende verschillen tussen de hemisferen van de maan, is het niet verrassend dat de eerste monsters van de achterkant er zo anders uitzien dan die van de voorkant, zegt Ryan Zeigler, Apollo monsters conservator bij het Johnson Space Center in Houston. Maar de gegevens zijn nog steeds opwindend.

"Ik denk dat dit slechts stap één is," zegt Zeigler. "Ik denk dat ze meer technieken zullen toepassen op deze deeltjes met meer tijd. En ik denk dat er nog meer verrassende dingen kunnen komen."