Tegenwoordig is het stoffig, bekraterd en grotendeels inert, maar onze maan heeft een fascinerende geologische geschiedenis. De algemeen aanvaarde theorie is dat deze is ontstaan als gevolg van een catastrofale inslag tussen een protoplaneet en de aarde, waardoor deze millennia lang onder een oceaan van magma is blijven liggen. Die oceaan koelde uiteindelijk af tot in de maankorst, maar de vulkanische activiteit bleef vele miljoenen jaren voortduren.
Hoe lang het vulkanisme precies overleefde, was een mysterie. Er werd echter een nieuw artikel gepubliceerd op 5 september van het jaar Wetenschap suggereert dat het veel langer duurde dan eerder bewijsmateriaal aangaf. De studie onderzocht vulkanische glaskralen verzameld door de Chang’e-5-missie, die in december 2020 op de maan landde, en ontdekte dat ze ongeveer 120 miljoen jaar geleden werden gevormd. De studie laat zien hoe nauwgezet dergelijk onderzoek kan zijn: het omvatte het uitvoeren van een reeks tests op 3.000 kleine glazen bolletjes, op zoek naar kleine verschillen daartussen om te bepalen welke door vulkanisme zijn ontstaan.
[ Related: The moon was once covered in an ocean of magma: new data supports theory ]
Glasvorming is een complex fenomeen, maar het belangrijkste mechanisme in deze context is dat het optreedt wanneer een materiaal boven zijn smeltpunt wordt verwarmd en vervolgens stolt tot een amorfe vaste stof die geen regelmatige atomaire structuur heeft. Vulkanisch magma kan zeker voldoende warmte leveren om maanregoliet te laten smelten, dus glas kan een veelbetekenend teken zijn van vulkanisme. Vulkanisme is echter niet het enige proces dat dergelijke temperaturen kan veroorzaken. Objecten zoals meteorieten die in botsing komen met het maanoppervlak kunnen dit ook doen, dus om informatie over het vulkanisme van de maan uit de glaskralen in Chang’e-5 te halen, moesten onderzoekers eerst vaststellen welke (indien aanwezig) van deze kralen vulkaanhitte veroorzaakten. .
De eerste stap was het onderzoeken van het magnesiumoxidegehalte (MgO) in de kogels en de verhouding van MgO tot aluminiumoxide (Al2O3). Uit onderzoek van monsters genomen door de Apollo-16-missie bleek dat het vulkanische glas relatief hoge niveaus van MgO en een relatief hoge verhouding van MgO tot Al bevatte.2O3. Slechts 13 kralen voldoen aan deze criteria.
Het artikel merkt echter ook op dat deze methode niet onfeilbaar is: “[Around] 3% van de … eerder geïdentificeerde impactglazen in de Apollo-monsters hebben ook verhoudingen die consistent zijn met een vulkanische oorsprong. De auteurs gingen vervolgens verder met het onderzoeken van het nikkelgehalte (Ni) van het glas: impactglas heeft relatief hoge niveaus van Ni “vanwege de integratie van impactmateriaal”, terwijl het Ni-niveau van vulkanisch glas correleert met het MgO-niveau.
Nadat de kralen met overmatige Ni-niveaus waren geëlimineerd, voerden de onderzoekers meer tests uit, waarbij deze keer de zwavelisotoopsamenstelling van het glas werd onderzocht. Toen ze klaar waren, hielden ze precies drie bescheiden stukjes glas over, elk minder dan een millimeter in diameter, uit een eerste monster van ongeveer 3.000.
Toch kunnen deze drie kralen ons begrip van de geschiedenis van het vulkanisme op de maan veranderen. De onderzoekers dateerden ze via een proces dat uranium-looddatering wordt genoemd en ontdekten dat ze ongeveer 120 miljoen jaar oud waren, wat impliceert dat vulkanen 120 miljoen jaar geleden actief waren op de maan. Gezien het feit dat eerder bewijsmateriaal – waaronder ander onderzoek naar materiaal van Chang’e-5 – slechts heeft bevestigd dat er tot ongeveer 2 miljard jaar geleden vulkanisme op de maan bestond, roept dit resultaat evenveel vragen op als het beantwoordt.
Het artikel theoretiseert dat het vulkanisme dat de glaskralen creëerde mogelijk veroorzaakt is door “radiogene verwarming, waardoor lokale thermische afwijkingen ontstaan die[ed] gedeeltelijk smelten” van de maanmantel. Ze concluderen echter dat het uiteindelijk “onduidelijk is hoe de maan in zo’n laat stadium vulkanisch actief kan zijn gebleven.” Het lijkt erop dat onze naaste buur een aantal van zijn geheimen nog een tijdje zal bewaren.