Wissenschaftler haben anhand von Daten umlaufender chinesischer Raumsonden herausgefunden, dass Gesteine unter einem alten Vulkan auf der anderen Seite des Mondes überraschend warm bleiben.
Sie beziehen sich auf eine große Granitplatte, die aus Magma in den geologischen Leitungen unterhalb des sogenannten Compton-Belkovichi-Vulkankomplexes erstarrte.
„Ich würde sagen, wir schlagen den Nagel in den Sarg dieses wirklich vulkanischen Gebildes“, sagte Matthew Siegler, ein Wissenschaftler am Institut für Planetenwissenschaften mit Sitz in Tucson, Arizona, der die Forschung leitete. „Aber das Interessante ist, dass es sich um ein erdähnliches vulkanisches Gebilde handelt.“
Ergebnisse, die letzte Woche veröffentlicht wurden In der Zeitschrift Nature half er zu erklären, was vor langer Zeit unter einem seltsamen Teil des Mondes geschah. Die Studie beleuchtet auch das wissenschaftliche Potenzial der vom chinesischen Raumfahrtprogramm gesammelten Daten und wie Forscher in den Vereinigten Staaten Hürden überwinden müssen, um diese Daten zu nutzen.
In dieser Studie analysierten Dr. Siegler und Kollegen Daten von Mikrowelleninstrumenten auf Chang’e-1, die 2007 gestartet wurden, und Chang’e-2, die 2010 gestartet wurden, zwei chinesischen Raumschiffen, die nicht mehr einsatzbereit sind. Da die direkte Zusammenarbeit zwischen der NASA und China derzeit vom Kongress verboten ist und die Forschung durch ein NASA-Stipendium finanziert wurde, war Dr. Siegler nicht in der Lage, mit den Wissenschaftlern und Ingenieuren zusammenzuarbeiten, die die Daten gesammelt haben.
„Das war eine Einschränkung“, sagte er, „da wir die Ingenieure, die das Gerät in China gebaut haben, nicht anrufen und sagen konnten: ‚Hey, wie sollen wir diese Daten interpretieren?‘“ „Es wäre wirklich schön, wenn wir ständig mit chinesischen Wissenschaftlern daran arbeiten würden. Aber das dürfen wir nicht. Aber glücklicherweise haben sie einige ihrer Datenbanken veröffentlicht.“
Er konnte auf die Expertise eines chinesischen Gelehrten, Jianqing Feng, zurückgreifen, der Dr. Siegler auf einer Konferenz kennengelernt hatte. Dr. Feng arbeitete am Lunar Exploration Project an der Chinesischen Akademie der Wissenschaften.
„Mir wurde klar, dass die Kombination von Monderkundungsdaten aus verschiedenen Ländern unser Verständnis der Mondgeologie vertiefen und zu aufregenden Ergebnissen führen würde“, sagte Dr. Feng in einer E-Mail. „Also habe ich meinen Job in China gekündigt, bin in die Vereinigten Staaten gezogen und bin dem Planetary Science Institute beigetreten.“
Beide chinesischen Orbiter verfügten über Mikrowelleninstrumente, die bei vielen erdumlaufenden Wettersatelliten üblich, bei interplanetaren Raumfahrzeugen jedoch selten sind.
Und so lieferten die Daten von Chang’e-1 und Chang’e-2 eine andere Sicht auf den Mond, indem sie den Wärmefluss bis zu 15 Fuß unter der Oberfläche maßen – und erwiesen sich als ideal für die Untersuchung der Compton-Pelkovitch-Verrücktheit.
Optisch sieht die Gegend unauffällig aus. (Es hat nicht einmal einen eigenen Namen; die Bezeichnung „leitend“ leitet sich von zwei nahegelegenen Einschlagskratern ab, Compton und Belkovich.) Dennoch fasziniert das Gebiet Wissenschaftler seit einigen Jahrzehnten.
In den späten 1990er Jahren arbeitete David Lawrence, damals Wissenschaftler am Los Alamos National Laboratory, an Daten, die von der NASA-Mission Lunar Prospector gesammelt und notiert wurden Ein heller Fleck aus Gammastrahlen Aufnahme von diesem Ort auf der anderen Seite des Mondes. Die Energie der Gammastrahlen, der energiereichsten Form des Lichts, entspricht Thorium, einem radioaktiven Element.
„Es war einer dieser seltsamen Orte, der in Bezug auf die Thoriumhäufigkeit wie ein wunder Daumen auffiel“, sagte Dr. Lawrence, ein Planetenwissenschaftler, der jetzt am Johns Hopkins Applied Physics Laboratory in Maryland arbeitet. „Ich bin Physiker. Ich bin kein Experte für die Geologie des Mondes. Aber selbst als Physiker habe ich das deutlich erkannt und gesagt: ‚Nun, das ist etwas, das weitere Untersuchungen verdient.‘“
Die nächsten Entdeckungen erfolgten nach der Ankunft des Lunar Reconnaissance Orbiter der NASA im Jahr 2009. Bradley L. Jolliffe, Professor für Erd- und Planetenwissenschaften an der St. Louis University in Washington, leitete ein Team Ich habe mir diese hochauflösenden Fotos von Compton Belkowitz angesehen.
Dr. Jolliffe sagte, dass das, was sie sahen, „verdächtig wie eine Caldera aussah“ und bezog sich dabei auf die Überreste eines Vulkanrandes. „Wenn man bedenkt, dass diese Merkmale Milliarden Jahre alt sind, sind sie bemerkenswert gut erhalten.“
Neuere Analyse unter der Leitung von Catherine ShirleyDerzeit wird an der Universität Oxford in England geschätzt, dass der Vulkan 3,5 Milliarden Jahre alt ist.
Da der Mondboden als guter Isolator fungiert und die Temperaturschwankungen zwischen Tag und Nacht verringert, spiegeln Mikrowellenemissionen größtenteils den Wärmefluss aus dem Mondinneren wider. „Man muss nur etwa zwei Meter unter die Oberfläche gehen, um die Sonnenwärme nicht mehr zu sehen“, sagte Dr. Siegler.
In Compton-Belkovitch betrug der Wärmefluss bis zu 180 Milliwatt pro Quadratmeter, was etwa dem Zwanzigfachen der durchschnittlichen Höhe auf der anderen Seite des Mondes entspricht. Diese Skala entspricht einer Temperatur von weniger als 10 Grad Fahrenheit etwa 1,80 m unter der Oberfläche, also etwa 90 Grad wärmer als anderswo.
„Das fiel auf, da es im Vergleich zu anderen Orten auf dem Mond heiß war“, sagte Dr. Siegler.
Um so viel Wärme und Thorium-Gammastrahlen zu erzeugen, kamen Dr. Siegler, Dr. Feng und andere Forscher zu dem Schluss, dass Granit, der radioaktive Elemente wie Thorium enthält, die wahrscheinlichste Quelle sei und dass es davon reichlich vorhanden sein müsse.
„Es scheint spezifisch zu identifizieren, welche Art von Material sich darunter befindet“, sagte Dr. Lawrence, einer der Gutachter des Nature-Artikels.
„Es ist sozusagen die Spitze des Eisbergs“, sagte er über die ursprünglichen Gammastrahlenemissionen. „Was Sie in Compton-Belkovich sehen, ist eine Art oberflächlicher Ausdruck von etwas viel Größerem darunter.“
An anderen Orten auf dem Mond sind Vulkane sichtbar. Erstarrte Lavaebenen – Mare oder Basaltmeere – bedecken große Bereiche der Oberfläche, meist auf der gegenüberliegenden Seite. Aber Compton-Bilkovitch ist anders, ähnlich wie einige Vulkane auf der Erde, wie der Mount Fuji und der Mount St. Helens, die zähflüssigere Lava spucken.
Granit ist anderswo im Sonnensystem selten. Auf der Erde entsteht Granit in vulkanischen Regionen, in denen ozeanische Kruste durch Plattentektonik, die geologischen Kräfte, die Teile der äußeren Erdkruste umdrücken, unter einen Kontinent gedrückt wird. Wasser ist auch ein Hauptbestandteil von Granit.
Aber der Mond ist größtenteils trocken und es fehlt ihm die Plattentektonik. Mondgestein, das vor mehr als 50 Jahren von NASA-Astronauten zurückgebracht wurde, enthält nur wenige Granitkörner. Daten der chinesischen Orbiter deuten jedoch auf eine mehr als 30 Meilen breite Granitformation unterhalb von Compton-Belkovitch hin.
„Jetzt brauchen wir Geologen, die herausfinden, wie man solche Strukturen auf dem Mond ohne Wasser und ohne Plattentektonik erzeugen kann“, sagte Dr. Siegler.
Dr. Jolliffe, der nicht an der Forschung beteiligt war, sagte, das Papier sei ein „sehr schöner neuer Beitrag“. Er sagte, er hoffe, dass die NASA oder eine andere Raumfahrtbehörde ein Raumschiff nach Compton-Belkovitch schicken würde, um seismische und mineralogische Messungen durchzuführen.
Eine solche Mission könnte dazu beitragen, Ideen darüber zu testen, wie der Vulkan dort überhaupt entstanden ist. Eine Hypothese besagt, dass eine Wolke heißen Materials aus dem Mantel unter der Erdkruste aufstieg, genau wie unter den Hawaii-Inseln.
Was Dr. Feng betrifft, so läuft sein derzeitiges Visum, das ihm eine Arbeit in den Vereinigten Staaten erlaubt, bald ab. Er bewirbt sich für eine neue Stelle und steuert seine wissenschaftliche Karriere inmitten der geopolitischen Auseinandersetzungen zwischen den USA und China.
„Wir beginnen jetzt, andere mögliche Granitsysteme auf dem Mond zu untersuchen“, sagte er. „Außerdem werden wir unsere Modelle erweitern, um die eisigen Monde des Jupiter zu erforschen. Deshalb versuche ich, so lange wie möglich in den Vereinigten Staaten zu bleiben.“
