Az eddigi legjobb animációt közölték a Hold születéséről

Hatalmas robbanásban született a Hold, majd állandó meteoritbombázás gyötörte a felszínét. Az elmúlt években kiderült, hogy mégsem vált teljesen halott égitestté.

A Hold születése és korai fejlődése kataklizmák sorozata volt. Egy hatalmas robbanás során keletkezett: az ősi Föld egy Mars-méretű égitesttel ütközött össze. Emiatt bolygónk külső rétegének egy része lerobbant, és az anyagból a Föld körüli pályára is jutott. Ebből a törmelékből állt össze a Hold.

Az esemény során felforrósodott a kirepült kőzetanyag (az alábbi, igen látványos animáción a 18. másodpercnél), és eltávoztak belőle az illékony összetevők (például H₂O molekulák). Az összeállással nem ért véget a katasztrófák sorozata, mivel a Hold anyagában lévő radioaktív elemek által kibocsátott hő, valamint az összeállás ütközéseinek energiája felmelegítette az anyagát, és egy hatalmas magmaóceán keletkezett rajta (26. másodperc).

Izzó kőzetanyag alkotta ekkor a Hold belsejét, noha a felszínen a világűr hidege miatt vékony, rideg kéreg húzódott, amelyet becsapódó égitestek bombáztak. A korai nagy becsapódások után csökkent a világűrből hulló törmelék mennyisége, közel 4,0 milliárd évvel ezelőttig. Ekkor azonban - feltehetőleg az óriásbolygók lassú vándorlása révén - a Jupiter sok apró égitestet lökött ki a kisbolygóövből. Ezek becsapódásai fémjelezték az úgynevezett kései intenzív bombázási időszakot, amikor a Hold felszínén hatalmas sebhelyek keletkeztek (50. másodperc) - és véletlenül a Holdnak a Föld felé forduló oldalán született sok nagy kráter.

Film a Hold fejlődéséről (NASA)

A történet még ekkor sem ért véget, ugyanis a Hold felszíne alatti térség részben olvadt volt, és a radioaktív elemek bomlása nyomán halmozódó hő végül vulkáni aktivitást eredményezett, 3,2 és 3,8 milliárd év között. A kőzetolvadék a fent említett hatalmas becsapódásos kráterek alatt keletkezett repedéseken emelkedett fel (1. perc 8. másodperc). Mivel a legnagyobb becsapódások a Föld felé forduló oldalon történtek, a vulkanizmus is itt produkált sok lávát - így jöttek létre a sötét felszínű holdbéli "tengerek".

Valóban meghalt a Hold?

Mindezeket követően már nem sok esemény történt a Holdon, kivéve a meteoritbecsapódásokat, amelyek újabb és újabb krátereket hoztak létre. Egészen az elmúlt évekig a Holdat "halott", azaz geológiai szempontból inaktív égitestnek tekintették, amelyen szinte semmi nem változik. A Hold körül keringő Lunar Reconnaissance Orbiter űrszonda, valamint a déli sarki Cabeus-kráterbe becsapódó LCROSS egység mérései azonban rámutattak, ha lassan is, de néhány változás azóta is történt, sőt még jelenleg is zajlik a Holdon.

Ezek egyike az egész égitest lassú deformációja, ami feltehetőleg a fokozatos lehűlés és zsugorodás miatt lép fel, illetve az árapály miatt lassuló tengelyforgás is közrejátszhat benne. A Hold fokozatosan távolodik bolygónktól, ettől lassul a keringése, deformálódik az alakja, ami repedéssel, rengésekkel jár. A jelenség nemcsak zsugorodást, de tágulást is okoz a felszínen, ezért néhol hosszú törések keletkeztek

Aktív változások omlások és csuszamlások nyomán is történnek a Holdon. Ez elsősorban a laza holdport érinti, amely a felszíni, néhány centiméter vékony réteget alkotja. Szintén változásokkal jár a napszél hatása, amely egyrészt gyarapítja, másrészt pusztítja a Hold felszínét. Főleg a nagyobb részecskefelhőket kilövellő koronakitörések bírnak hatással a felszíni törmeléktakaróra, és részecskéik becsapódásai onnan a mobilisabb elemeket eltávolítják. A számítások alapján egy nagyobb koronakitörés akár nagyságrendileg 100 tonnányi anyagot is mobilizálhat a Hold felszínéről.

Vándorló vízmolekulák

Léteznek olyan változások is a Holdon, amelyek közel folyamatosan zajlanak. Ezek a Napról kiáramló részecskék miatt a Hold felszínén keletkező vízmolekulákkal kapcsolatosak. A napszéllel érkező hidrogén a felszíni porban lévő oxigénatomokat mobilizálja, és ha ezekhez két hidrogén kapcsolódik, vízmolekulák keletkeznek. Ezek főleg a Hold magas szélességű területein jellemzőek, de a fiatal kráterekben is előfordulnak, továbbá a sötétebb bazaltos vidéken is sok van belőlük. Mennyiségük napi ciklust mutat, és a hőmérséklet-változásoknak megfelelően módosul.

Forrás: NASA

Egy lávával feltöltött, sík aljzatú, repedezett kráter a Holdon (NASA)

A Hold felszínének jelentős része, még ha csak gyengén is, de a holdi napok egy része alatt hidratált állapotban van. Emellett a vízmolekulák vándorolnak, és eközben a hidegebb térségek, főleg a pólusok felé migrálhatnak. Az újabb elemzések alapján a felszíni H₂O-tartalom úgynevezett agglutinált szemcsékben koncentrálódik. Ezek a mikrometeorit-becsapódások során megolvasztott, majd megdermedt anyag nyomán összetapadt testek, amelyek sok belső üreget tartalmaznak. Itt található a H₂O és OH molekulák többsége, amelyek izotóparányuk alapján valóban a napszélből származnak. A napszéllel kapcsolatos H₂O a holdpor felső 10-30 nanométer vékony rétegében éri el a legnagyobb koncentrációt, ahonnan lassan diffundál lefelé és kifelé a világűrbe, főleg napközben. A lassú holdi napkelte után a melegedő szemcsék H₂O-tartalma előbb csökken, majd az egyre nagyobb fluxusban érkező napszél miatt növekedni kezd.

Nedvesebb és aktívabb a Hold

A fent vázoltak alapján több aktív jelenség mutatkozik kísérőnkön napjainkban, mint korábban feltételezték. Alkalmanként már a Földről is sikerült meteorok becsapódásait megfigyelni apró felvillanások formájában - ugyanakkor a TLP-nek nevezett jelenségek (transient lunar phenomena, azaz átmeneti holdi fényjelenségek) létezését nem sikerült megerősíteni. Az egyes megfigyelők által jelzett időszakos lassú fényesedések vagy halványodások, színváltozások nyomára nem akadtak a kutatók az űrszondák adataiban.

Forrás: NASA

A Tycho-kráter központi csúcsa (NASA)

A Hold keletkezéséről a földi labormérések is új ismeretekkel szolgáltak. A modern műszertechnika révén a már sokat vizsgált, az Apollo-expedíciók által hozott kőzetminták is új ismereteket nyújtanak. A felszíni, üveges szerkezetű becsapódásos olvadékok elemzése alapján 3 milliárd évvel ezelőtt a holdi kőzetekben még 260-740 ppm (milliomod rész) arányban volt H₂O, és még ma is van érzékelhető mennyiség belőle. Egyes apatitkristályokban még magasabb értékeket is mértek, esetenként a földi tengerfenéki bazaltokra jellemző 1000 ppm is előfordulhat.

Eszerint a Hold felszíne alatt is voltak, illetve vannak vízmolekulák, amelyek jelenősen csökkentették a mélyben lévő kőzetek viszkozitását, ezért azokban élénkebb magmaáramlások történhettek. Mindez - bár nem kérdőjelezi meg a Hold becsapódásos eredetét - arra utal, hogy kevesebb H₂O veszett el az ásványokból a kataklizma során, mint eddig feltételezték.

Sarki jég

A Hold hideg sarkvidéki krátereiben jelentős mennyiségű jég halmozódott fel. Az ott uralkodó 35-100 kelvin hőmérsékleten a legtöbb anyag szilárd halmazállapotot vesz fel, tehát ki tud ülepedni a felszínre. Az így megkötődött anyagokat, főleg vízjeget aztán a Holdat állandóan érő mikrometeorikus bombázás finom portakaróval borítja be, elősegítve, hogy sokáig megőrződjenek a helyszínen. Egyelőre nehéz megbecsülni, hogy pontosan mennyi jeget tartalmaznak a Hold sarkvidéki kráterei. Az LCROSS-egységek mesterséges becsapódásaikor kirobbant felhő vizsgálata alapján közel 5 tömegszázaléknyi vízjég van a sarki Cabeus-kráterben, amely legalább 100 méter vastag réteget alkot. A 98 kilométeres kráterben összességében akár több köbkilométer jég is lehet, ami megegyezik egy kisebb földi tó térfogatával.

Elméleti számítások alapján felmerült: a Holdon lévő jégben az évmilliók alatt a kozmikus sugarak bombázásának hatására kémiai átalakulások történhettek, főleg ahol a H₂O molekulák porszemekkel és különféle ásványokkal érintkeztek. Egy-egy nagyenergiájú kozmikus sugár (azaz gyorsan haladó atommag) becsapódása nyomán a rendkívüli hidegben is fellépnek kémiai reakciók. Elvileg nem zárható ki, hogy a jég-ásvány határfelületek mentén széntartalmú, szerves molekulák is képződhetnek, amelyeket a jég tartósan megőrizhet.

Mindent összevetve elmondható, a Hold nedvesebb és aktívabb égitestnek tűnik, mint azt eddig feltételezték. Noha földi mércével mérve ez a kevés nedvesség is inkább szárazságnak nevezhető, a H₂O molekulák aktív folyamatokban vesznek részt, és az égitest múltjában történt érdekes eseményekről is adnak ismereteket.

Az Apollo-17 leszállóhely környéke a Holdon a Lunar Reconnaissance Orbiter űrszonda képei alapján (NASA)

Keressen Ön is krátereket a Holdon!

Egy internetes alkalmazás segítségével az érdeklődők is besegíthetnek a Hold térképezésébe, pontosabban a becsapódásos kráterek azonosításába. A http://cosmoquest.org/mappers/moon/ honlapon az idei év első két és fél hónapjában mintegy 150 ezer krátert azonosítottak az internetes érdeklődők - bárki kipróbálhatja akár most is, miként lehet krátereket vadászni a Holdon.

Forrás: NASA