Vand inde i månens mantel kom fra primitive meteoritter, nye forskningsfund, den samme kilde antages at have leveret det meste af vandet på Jorden.
Måne over Cabo Frio, Brasilien. Billedkredit: MarcusVDT / Shutterstock
Resultaterne rejser nye spørgsmål om processen, der dannede månen.
Månen antages at have dannet sig fra en disk med rester, der blev tilbage, da en gigantisk genstand ramte Jorden for 4,5 milliarder år siden, meget tidligt i Jordens historie. Forskere har længe antaget, at varmen fra en påvirkning af den størrelse ville få brint og andre flygtige elementer til at koge ud i rummet, hvilket betyder, at månen må have startet helt tør.Men for nylig har NASA-rumfartøjer og ny forskning på prøver fra Apollo-missionerne vist, at månen faktisk har vand, både på dens overflade og under.
Ved at vise, at vand på månen og på Jorden kom fra samme kilde, tilbyder denne nye undersøgelse endnu mere bevis for, at månens vand har været der hele tiden.
”Den enkleste forklaring på, hvad vi fandt, er, at der var vand på proto-jorden på tidspunktet for den gigantiske påvirkning,” sagde Alberto Saal, lektor i geologiske videnskaber ved Brown University og studiens hovedforfatter. "Noget af det vand overlevede påvirkningen, og det er, hvad vi ser i månen."
Forskningen blev medforfatter af Erik Hauri fra Carnegie Institution of Washington, James Van Orman fra Case Western Reserve University og Malcolm Rutherford fra Brown og offentliggjort online i Science Express.
For at finde oprindelsen af månens vand så Saal og hans kolleger på smelteindeslutninger fundet i prøver hentet tilbage fra Apollo-missionerne. Smelteindeslutninger er små prikker af vulkansk glas fanget i krystaller kaldet olivin. Krystallerne forhindrer, at vand slipper ud under et udbrud og giver forskere mulighed for at få et indblik i, hvordan månens inderside er.
Forskning fra 2011 ledet af Hauri fandt, at smelteindeslutningerne har masser af vand - faktisk så meget vand som lavas, der dannes på jordens havbund. Denne undersøgelse havde til formål at finde vandets oprindelse. For at gøre det så Saal og hans kolleger på den isotopiske sammensætning af brintet fanget i indeslutningerne. ”For at forstå brintets oprindelse havde vi brug for en finger,” sagde Saal. "Hvad der bruges som en finger er den isotopiske sammensætning."
Ved hjælp af en Cameca NanoSIMS 50L multikollector-ionmikroprobe hos Carnegie målte forskerne mængden af deuterium i prøverne sammenlignet med mængden af almindeligt brint. Deuterium er en isotop af brint med en ekstra neutron. Vandmolekyler, der stammer fra forskellige steder i solsystemet, har forskellige mængder deuterium. Generelt har ting, der er dannet tættere på solen, mindre deuterium end ting, der dannes længere ude.
Saal og hans kolleger fandt, at forholdet mellem deuterium og brint i smelteindeslutningerne var relativt lavt og svarede til forholdet, der findes i kulstofholdige kondritter, meteoritter med oprindelse i asteroidebæltet nær Jupiter og mente at være blandt de ældste genstande i solsystemet. Det betyder, at kilden til månen på månen er primitive meteoritter, ikke kometer, som nogle forskere troede.
Kometer, ligesom meteoritter, er kendt for at bære vand og andre flygtige stoffer, men de fleste kometer dannet i fjernsystemet i solsystemet i en formation kaldet Oort-skyen. Fordi de dannede sig så langt fra solen, har de en tendens til at have høje deuterium / brintforhold - meget højere forhold end i månens indre, hvor prøverne i denne undersøgelse kom fra.
"Målingerne i sig selv var meget vanskelige," sagde Hauri, "men de nye data giver det bedste bevis endnu, at de kulstofbærende chondriter var en fælles kilde for de flygtige stoffer i Jorden og månen og måske hele det indre solsystem."
Nylig forskning, sagde Saal, har fundet, at så meget som 98 procent af vandet på Jorden også kommer fra primitive meteoritter, hvilket antyder en fælles kilde til vand på Jorden og vand på månen. Den nemmeste måde at forklare det på, siger Saal, er, at vandet allerede var til stede på den tidlige jord og blev overført til månen.
Fundet er ikke nødvendigvis uforeneligt med tanken om, at månen blev dannet af en kæmpe påvirkning med den tidlige jord, men udgør et problem. Hvis månen er lavet af materiale, der kom fra Jorden, giver det mening at vandet i begge deler en fælles kilde. Der er dog stadig spørgsmålet om, hvordan vandet var i stand til at overleve en så voldelig kollision.
”Påvirkningen medførte på en eller anden måde ikke alt vandet tabt,” sagde Saal. ”Men vi ved ikke, hvad den proces ville være.”
Det antyder, siger forskerne, at der er nogle vigtige processer, som vi endnu ikke forstår om, hvordan planeter og satellitter dannes.
”Vores arbejde antyder, at selv meget flygtige elementer måske ikke går tabt helt under en kæmpe påvirkning,” sagde Van Orman. ”Vi er nødt til at vende tilbage til tegnebrættet og opdage mere om, hvad gigantiske påvirkninger gør, og vi har også brug for et bedre håndtering af flygtige varebeholdninger i månen.”
Via Brown University