2014.04.04. - Túlbecsülhették a víz mennyiségét a Holdon

Kaliforniai kutatók az apatit ásvány hűlés közbeni kristályosodásának számítógépes modellezése alapján úgy vélik, hogy a Hold kőzeteibe zárt víz mennyisége kisebb lehet, mint azt az elmúlt években feltételezték.

Jeremy Boyce (University of California Los Angeles) és kollégái számítógépes modellt készítettek annak vizsgálatára, hogy a Hold korai történetében a hűlő magmából hogyan kristályosodott ki az apatit nevű foszfát. A szimulációk eredményei azt mutatják, hogy a holdi kőzetmintákban észlelt, szokatlanul sok hidrogént tartalmazó apatitkristályok mégsem vízben gazdag környezetben keletkeztek, mint azt korábban feltételezték. A felfedezés megkérdőjelezi azt a régi elgondolást, hogy az apatitban található hidrogén jó indikátora a holdi víz globális mennyiségének, és azt is jelzi, hogy kísérőnkön valójában kevesebb víz lehet a kőzetekbe zárva, mint azt újabban gondolták. Boyce magyarázata szerint a holdi kőzetek víztartalmának becslésére a legelterjedtebb módszer az apatiton alapul, az új eredmények fényében azonban úgy tűnik, hogy ez nem megbízható, és még sincs annyi víz a holdi magmában, mint azt az apatit alapján hihetnénk.

Évtizedeken keresztül az volt az általánosan elfogadott nézet, hogy a Hold teljesen száraz világ. A hidrogénben gazdag apatit (hidroxiapatit) holdi kőzetekben történő 2010-es felfedezése azonban kísérőnk "vizes" múltjára utalt. A kutatók úgy vélték, hogy a kis apatitminta alapján nagy mennyiségű holdi magma, sőt talán az egész Hold vízkészletének mennyiségére is következtethetnek. Boyce és munkatársainak vizsgálatai szerint azonban az apatit tulajdonképpen megtévesztő ebből a szempontból. Kollégáival úgy gondolják, hogy annak nagy víztartalma inkább a kristályosodási folyamatnak a következménye, mintsem a vizes holdi környezeté. Ha víz is jelen van az olvadt kőzetek hűlésekor, akkor az apatit kristályszerkezetébe hidrogén épülhet be. Ez azonban csak akkor következhet be, ha az apatitot egyébként felépítő elemek, a fluor (fluorapatit) és a klór (klórapatit) lényegében hiányoznak. Boyce szerint a Hold történetének korai időszakában kialakult apatit a magmából gyakorlatilag minden fluort és klórt kiszívott, így a később létrejövőnek már csak a hidrogén maradt, ezért a hidroxiapatit nem tükrözi pontosan a magma eredeti víztartalmát.

A felvétel egy holdi kőzetmintából vágott és polírozott szeletben mutatja a kalcium eloszlását. A rózsaszín és a vörös magas, a kék és a fekete szín alacsony kalciumtartalmat jelent. A víznek a magtól a peremig tartó sávos eloszlása az ehhez hasonló kristályokban a frakcionálódás folyamatára utal, ami az egyébként száraz kísérőnkön létrehozhatta a hidroxiapatitot.
[University of California Los Angeles]

A holdi apatit történetének a megértése túlmutat azon, hogy meghatározzuk, mennyi víz van jelen a Hold talajában és kőzeteiben, ugyanis a Hold kialakulására vonatkozó, ma leginkább elfogadott elmélet következményeként a holdi kőzetekben egyáltalán nem fordulhatnának elő könnyű elemek. Az elgondolás szerint a Hold anyaga több mint 4 milliárd évvel ezelőtt a Földből szakadt ki egy gigantikus ütközés következtében. Ha ez a modell helytálló, akkor a később a kísérőnkké összeálló törmelék teljes egészében megolvadt, a könnyű elemek - mint a hidrogén - pedig felbugyogtak a felszínre, és onnan az űrbe szöktek. Mivel a hidrogén a víz alapvető összetevője, így a Holdnak száraznak kell(ene) lenni.

A holdi kőzetminták nagy része valóban száraz is és a könnyű elemek is hiányoznak belőlük. A hidroxiapatit azonban minden mintában előfordul, komoly fejtörés elé állítva az ezzel foglalkozó kutatókat. A kezdet tüzes poklában némi víznek és valamennyi könnyű elemeknek valahogyan mégis meg kellett maradnia, bár kevesebbnek, mint azt az apatit eredetileg sejtette. Boyce arra figyelmeztet, hogy a száraz Hold negyven éves ideája után nem szabad átesnünk a ló túloldalára: minden részletet és bizonyítékot alaposan meg kell vizsgálni, mielőtt a holdi kőzetek által tartalmazott víz mennyiségéről nyilatkoznánk.

Az eredményeket részletező szakcikk a Science magazin online felületén jelent meg.

Forrás:

• ScienceDaily 2014.04.01.