Holdunk valamikor 4,5 milliárd évvel ezelőtt jött létre, mikor az ős-Földbe becsapódott egy valamivel kisebb, de meglehetősen nagy méretű másik égitest. A kidobódó anyag aztán Föld körüli pályán összeállt az új égitestté, a Holddá. A keletkezés idejét meglehetősen pontosan meg tudjuk határozni, a legkorábban kialakult kőzetek korának meghatározásával. Ahogy a Hold anyaga hűlt, a magmaóceán tetején felgyűlő, legkönnyebb ásványokból szilárd kéreg kezdett kialakulni, és ezek a kőzetek tudósítanak a kezdeti időkről. A számítások alapján a magmaóceán felső rétege úgy ezer év alatt kéreggé szilárdult, ami zárófedélként jelentősen lelassította az alsóbb régió hűlését, de az sem tarthatott tízmillió évnél tovább. Bár később is lehettek olyan események, nagy becsapódások vagy vulkanizmus, amik itt-ott módosítottak a felszínt alkotó anyag korán, annak elsöprő többsége ez alatt a rövid idő alatt jött létre. Vagy mégsem?

Az Apollo-16 által begyűjtött 60025-ös kőzetminta, még a Holdon.

Az Apollo missziók során begyűjtött, közel 400 kg-nyi minta között is szerepel ez az ősi kőzet, az anortozit és annak válfajai. Ezek egyik típusát, a FAN (ferroan anorthosite – geológusok a magyar megfelelőjét írják meg nyugodtan!) kőzetek mintáit kutatják már egy ideje behatóan Lars Borg (Lawrence Livermore National Laboratory, USA) és munkatársaik. A legutóbbi vizsgálat tárgya, az Apollo-16 által gyűjtött 60025-ös minta pedig váratlan eredményt hozott: a korábbi analízisek 4,43 milliárd éves korához képest 70 millió évvel fiatalabbnak, csak 4,36 milliárd évesnek bizonyult. Bár a különbség nem tűnik nagynak, a fiatal, éppen kialakuló Naprendszerben ennyi idő alatt is jelentősen megváltozhattak a viszonyok: például 70 millió évvel később jóval kevesebb potenciális protobolygó maradt, ami becsapódhatott volna az ős-Földbe, valószínűtlenebbé téve az egész folyamatot.

És ugyanaz a kődarab, már a Földön. A kormeghatározás során nagyon lassan bomló radioaktív elemek és a bomlástermékek gyakoriságát vizsgálják, mint az urán, ólom, szamárium és neodímium arányait.

Gondolataink fonala innen két irányba vezethet minket. Az egyik, amit a kutatást végzők is követtek, abból indul ki, hogy ez a minta kellően reprezentatív a Hold korát illetően. Ha ezt feltesszük, akkor vagy az egész Hold fiatalabb a korábbi állításoknál, vagy pedig a geokémiai történetét, geokronológiáját kellene komolyabb revíziónak alávetni. Csakhogy vannak más mérések is, például az Apollo-17 mintáiban talált apró cirkon-szemcsék, melyek meglehetősen megbízható óráknak számítanak, és azok alapján már 4,42 milliárd éve ott volt a Hold a helyén, teljesen ellentmondva a mostani eredményeknek. Így hát érdemes más irányból is megközelíteni a problémát: lehetséges-e, hogy a magmaóceán és kéreg mégiscsak hosszabb időn át volt valamennyire olvadt állapotban? Egy tavalyi tanulmány pontosan ezt vizsgálta: arra jutottak, hogy az ősi Földhöz eleve közelebb keringő Holdra kellő mértékű árapály-erő hatott, hogy elnyújtsa a magmaóceán megszilárdulását 200 millió évig (pdf összefoglaló itt). Az árapály által masszírozott, vékony kéreg pedig ezalatt át-átszakadhatott, frissebb anyagot juttatva a mélyből a felszínre. Ez a kis kiegészítés pedig konzisztens mind a fenti, fiatalabb kőzet-életkorral, mind a többi anortozit-minta meghatározott koraival, amik eddig kissé kényelmetlenül nagy szórást mutattak.

A Hold kronológiája. A fekete vonal a legősibb ismert anyagminták kora (az Allende meteorit és más szenes kondritok), ami megfelel a Naprendszer kialakulásának 4,57 milliárd éve. A vöröses mérések a Hold kialakulását és differenciálódását jelzik, a kétféle sárga értékek pedig az egyes anortozit minták korai. A két kék sáv a magmaóceán gyors és lassú szilárdulását mutatják: látható, hogy a lassabb folyamat sokkal jobban illeszkedik a mintákhoz.

Végül két tanulság: egyrészt a Hold kora egyelőre marad annyi, amennyi, a GRAIL pedig remélhetőleg segít majd kibogozni az események fonalát a belső szerkezet feltérképezésével. Másrészt pedig: tudományos kutatás akcióban – imádom ezt!

Molnár László

Képek forrása:

1.) NASA / LPI

2.) NASA  / JSC / LPI

3.) L. Elkins-Tanton & others / EPSL / S&T