Harrison Schmitt/NASA

Rocile lunare pot dezvălui istoria Sistemului Solar22 min read

De Ionuț Preda 16.12.2020

China a adus pe Pământ primele roci lunare din ultimii 44 de ani, iar acestea pot ajuta cercetările privind istoria Sistemului Solar.

Pentru prima dată în 44 de ani, omenirea se întoarce de pe Lună cu mostre noi de roci și sol. Doar că de data asta nu e vorba nici de NASA, nici de vreo agenție spațială de la Moscova, ci de un nou-venit în cursa spațială. China a devenit doar al treilea stat care aduce înapoi roci lunare, în cadrul misiunii Chang’e 5.

Ansamblul Chang’e 5 a fost format dintr-o sondă, o capsulă, un vehicul de aselenizare și unul de decolare de pe Lună. Aselenizatorul a ajuns cu succes pe satelit pe 2 decembrie, a adunat mostrele și le-a încărcat în vehiculul de decolare, pentru care a funcționat și ca platformă de lansare.

Acesta din urmă a andocat cu sonda în orbita satelitului, transferând mostrele prelevate în capsulă. Sonda a revenit în apropierea Pământului pe 17 decembrie, moment în care a lansat capsula în atmosferă, care a aterizat în regiunea Mongolia Interioară.

Este a treia misiune a Chinei care ajunge pe Lună, după Chang’e 3 (2013) și Chang’e 4 (2019), cea din urmă reușind să aselenizeze pe fața îndepărtată a satelitului. Noua misiune este și cea mai ambițioasă, și ar urma să fie prima care aduce mostre lunare pe Pământ de la misiunea sovietică Luna 24, efectuată în 1976.

Odată recuperate, analiza mostrelor va începe într-un laborator construit special în cadrul Observatorului Astronomic Național din China. Nu e clar însă cât de dispuși vor fi chinezii să împartă rocile sau măcar rezultatele analizelor cu restul lumii științifice. Dar acestea din urmă se preconizează a fi destul de interesante și au potențialul de a mai rezolva câteva puzzle-uri despre „cartierul” nostru spațial.

CITEȘTE ȘI: Cursa spațială în 2020 (I): Când revenim pe Lună?

Mostre de rocă lunară aduse de misiunile Apollo

NASA

De ce sunt importante rocile lunare?

Înainte ca omul să ajungă pe Lună, tot ce se știa despre satelitul natural al Pământului pe baza observațiilor făcute de pe planetă era speculativ. Se bănuia că suprafața Lunii este foarte veche, având în vedere numărul foarte mare de cratere de impact vizibile, care putea fi acumulat doar pe parcursul a miliarde de ani. Dar estimări concrete au putut fi făcute doar după ce misiunile Apollo au adus cu ele sute de kilograme de material lunar. Formarea acestora a fost datată între 3 și 4,4 miliarde de ani. Cele mai vechi au aproape aceeași vârstă cu satelitul, estimată, tot pe baza lor, la 4,51 miliarde de ani.„Scientists pinpoint the exact age of the Moon — and it’s older than we thought”, theverge.com

Datarea este destul de importantă; deși Luna este un corp apărut mai recent, s-a stabilit, prin datare radiometrică,Tip de datare care măsoară izotopii radioactivi din roci și efectele descompunerii radioactive, prin care se poate calcula vârsta materialului că materialele de la suprafața acesteia sunt mai vechi decât cele de pe Pământ. Explicația este simplă: istoricul geologic al planetei noastre este „rescris” constant de fenomenele meteo care provoacă eroziune la suprafață sau de mișcările tectonice care modifică, în timp, scoarța terestră. Suprafața Lunii, în schimb, a rămas relativ neschimbată în tot acest timp.  Iar cele mai vechi mostre datate de pe satelit„The Apollo moon rocks continue to reveal secrets of the cosmos”, popsci.com sunt aproape la fel de bătrâne ca Sistemul Solar (circa 4,57 miliarde de ani). Acestea au oferit cercetătorilor o oportunitate de a studia  începuturile acestuia la care nu aveau acces doar pe Pământ.

În același timp, rocile lunare ar putea dezvălui destule și despre istoria timpurie a Terrei, cel puțin în teorie. Modul în care a apărut Luna nu poate fi încă dovedit cert – dar mostrele aduse de misiunile Apollo au ajutat la formularea unei teorii principale.„How Was the Moon Formed?”, space.com Aceasta susține că, acum 4,5 miliarde de ani, Pământul a fost lovit de un corp celest cu dimensiuni apropiate de cele ale lui Marte (numit Theia), pe care impactul l-ar fi fragmentat, trimițând în același timp porțiuni din scoarța terestră în spațiu. Toate aceste bucăți de materie din orbita Pământului s-au combinat în timp într-un singur satelit, care ulterior s-a răcit și s-a transformat în Luna pe care o știm.

Cum poate fi validată această ipoteză cu ajutorul unor roci și mostre de sol lunar? În principal, din compoziția acestora, care arată că Pământul și Luna sunt formate, în mare, din aceeași bază de elemente.„Analysis of lunar samples: Implications for planet formation and evolution”, sciencemag.org Iar diferențele de distribuție spun o poveste proprie. De exemplu, Luna are mult mai puțin fier în componență decât Pământul. Explicația considerată cea mai plauzibilă este că Pământul deja își acumulase mare parte din fier în miez, lăsând mult mai puțin pentru scoarța formată în jurul acestuia, care a fost trimisă pe orbită de impactul cu Theia.

Mai sunt și alte argumente în acest sens, precum faptul că mostrele lunare sunt foarte uscate și au puține elemente volatileElemente sau molecule cu puncte de fierbere scăzute ce se pot evapora relativ ușor, precum apa, dioxidul de carbon, nitrogenul sau hidrogenul în compoziția lor, E posibil ca acest lucru să fi fost cauzat de cantitatea masivă de energie și căldură rezultată în urma impactului. O altă ipoteză este că satelitul ar fi fost acoperit aproape în întregime de ocean de magmă în istoria sa foarte timpurie, tot din cauza modului în care s-a format. Există și informații complică situația, precum faptul că izotopii de oxigen și titaniu de pe cele Lună și Terra sunt aproape identici, deși ar trebui să difere dacă Luna s-ar fi format și din materia de pe ipotetica Theia.

În orice caz, suprafața lunară poate fi o arhivă de istorie geologică a Pământului la care nu mai avem acces local, esențială pentru a-i descifra istoria timpurie. Ce e cert e că studierea acesteia poate oferi indicii despre istoria timpurie a Sistemului Solar în general.

CITEȘTE ȘI: De ce e importantă apa de pe Lună pentru NASA?

Sistemul Solar prin lupa rocilor lunare

conexiune-cheie făcută de cercetători,„Apollo’s Bounty: The Science of the Moon Rocks”, scientificamerican.com pe baza mostrelor lunare, a fost corelarea vârstei acestora cu numărul craterelor de impact din regiunile în care au fost colectate. Aceste informații au permis dezvoltarea unui model care măsoară durata formării unor astfel de cratere pe suprafața Lunii, precum și vârsta lor. Aplicat mai departe, modelul permite estimarea vârstei diverselor locuri de pe satelit, dar și de pe alte planete, fără necesitatea de a le vizita și a analiza mostre.

Printr-o astfel de corelare, s-a ajuns la concluzia că, la vreo 700 de milioane de ani după formarea planetelor din Sistemul Solar, a avut loc o creștere exponențială a numărului de impacte de pe Lună. Ceea ce se potrivește cu un model preferat de mulți astronomi pentru a explica perioada timpurie a Sistemului Solar, numit Modelul de la Nisa.„The Nice Model”, ucla.edu Conform acestuia, planetele masive din Sistemul Solar s-au format inițial destul de aproape una de cealaltă și mult mai apropiate de Soare, dar orbitele lor au devenit ulterior instabile, migrând către cele actuale.

Înainte să facă asta, au atras materie din extremitățile Sistemului Solar – centura Kuiper – în interior, ceea ce a dus la o perioadă haotică, cu multe coliziuni între aceasta și planete sau sateliți din sistem, cunoscută sub numele de „Marele Bombardament Târziu”. Iar datarea craterelor lunare este una dintre cele mai consistente dovezi în favoarea teoriei.

Cu ce sunt diferite mostrele de pe Chang’e 5?

Și totuși, dacă misiunile Apollo au adus 382 de kilograme de mostre de pe satelit, ce ar putea aduce în plus cele două kilograme cu care se întoarce Chang’e 5? Posibil, destul de mult. Misiunea chineză a aterizat și a prelevat mostre„China’s Chang’e 5 lands on the moon to collect the 1st fresh lunar samples in decades”, space.com din apropierea Mons Rumker, o formațiune vulcanică din zona Oceanus Procellarum, neatinsă până acum de vreo misiune. Bazat pe modelul menționat anterior, Mons Rumker pare să fie o formațiune mult mai recentă decât cele din zonele în care au aterizat misiunile Apollo sau misiunile rusești Luna, cu o vârstă estimată la între un miliard și trei miliarde de ani. Ar fi cele mai recente mostre studiate de pe satelit și ar putea răspunde în același timp unor întrebări-cheie.

Mons Rumker, de exemplu, ar fi putut să erupă acum „doar” 1,3 miliarde de ani, ceea ce ar însemna că Luna a avut activitate vulcanică pentru o perioadă destul de lungă și după ce s-a răcit. Mostrele analizate în trecut au sugerat că această activitate și-ar fi atins apogeul acum 3,5 miliarde de ani, apoi a scăzut și, după o vreme,s-a oprit. Dar analiza unor roci mai recente ar putea să edifice mult mai exact cum avut loc această involuție, precum și ce a susținut activitatea vulcanică pentru o perioadă atât de lungă. Informație ce, la rându-i, ar putea fi aplicată și altor planete saui sateliți, pentru a umple o perioadă a istoriei Sistemului Solar care încă nu este prea clară.

Dacă sunt atât de importante, de ce a durat atât?

Faptul că n-au mai fost aduse mostre lunare de aproape o jumătate de secol are de-a face, invariabil, cu bugetele infinit mai scăzute„Astronauts explain why nobody has visited the moon in more than 45 years — and the reasons are depressing”, businessinsider.com de care au beneficiat agențiile spațiale după ce s-a stins hype-ul cursei spațiale. Singurul mod de a aduna cantități serioase de mostre este în cadrul unei misiuni cu echipaj. Așa ceva nu s-a mai întâmplat din 1972, iar cea mai apropiată ar putea fi în 2024.

Alternativa folosită și acum este a unei misiuni complet robotizate – dar cele care au reușit ne arată, totuși, că acestea sunt extrem de complicate. Sovieticii au organizat trei astfel de misiuni prin programul Luna, dar au adus înapoi doar 300 de grame de sol lunar. Pentru a le reuși și pe acestea, au trecut prin opt eșecuri.Găsești o listă completă pe wikipedia.org

Nici misiunea lui Chang’e 5 nu a decurs complet fără cusur. Vehiculul de aselenizare a fost deteriorat atunci când a fost folosit ca platformă de lansare pentru cel proiectat de pe suprafața lunară cu mostrele, iar centrul de control a pierdut legătura cu acesta la scurt timp după.„China’s Chang’e 5 moon lander is no more after successfully snagging lunar rocks”,  space.com A fost o pierdere asumată, având în vedere că oricum ar fi trebuit să mai funcționeze pentru încă câteva zile și că și-a îndeplinit rolul în misiune. Dar nici nu e la îndemâna oricărei agenții spațiale să piardă, după un timp destul de scurt, un vehicul în care au fost investite sume imense în dezvoltare și instrumente.

Ar mai fi de menționat că, până acum, nu au fost studiate nici măcar toate mostrele aduse de programul Apollo. Anul trecut, de exemplu, NASA a mai deschis un rând de mostre sigilate acum mai bine de 45 de ani,/„NASA Opens Previously Unopened Apollo Sample Ahead of Artemis Missions”, nasa.gov în ideea că vor fi păstrate pentru momentul în care tehnologia de laborator ar permite analize mai detaliate. Combinat cu faptul că agenția americană are în vedere de ceva ani o nouă misiune cu echipaj pe Lună, pare destul de limpede că americanii nu aveau motive să considere o misiune robotizată pentru mostre noi o prioritate.

Noi roci lunare sunt mereu binevenite

Este aproape cert că Beijingul își va folosi programul spațial și reușitele lui recente istorice ca o formă de soft power, măcar pentru a păstra deschise canale de comunicare prin știință cu state cu care legăturile diplomatice sau economice sunt mai reci. În același timp, Chang’e 5 nu e doar manevră de publicitate – misiunea își justifică scopul și complexitatea, putând contribui la adâncirea cunoștințelor despre Sistemul Solar, originea și evoluția acestuia.



Text de

Ionuț Preda

Redactor cu câțiva ani de experiență în presa centrală. Este curios despre aplicarea tehnologiilor SF în lumea reală și evoluția ideilor de-a lungul istoriei.

ȘTIINȚĂ|SCI-FACTS

Anatomia fulgilor de zăpadă. Sunt cu adevărat unici? 

De Adriana Moscu 18/01/2021
Dantelate, sub formă de stea, ori structurate în coloane, miliarde de cristale de gheață plutesc în aer în fiecare iarnă. Înainte să ți se topească pe limbă, fulgul de nea are parte de o călătorie epică. 
TEHNOLOGIE|OVERVIEW

In memoriam Flash: sfârșitul unui capitol important din istoria internetului

De Ionuț Preda 16/01/2021
Încheierea suportului pentru Adobe Flash Player e o înmormântare simbolică pentru internetul anilor 2000.
SOCIETATE|OVERVIEW

Ce sunt Parler, Gab sau MeWe, platformele spre care migrează conservatorii?

De Ionuț Preda 14/01/2021
Site-urile care se declară „alternative pentru free speech” au înregistrat recorduri de trafic după evenimentele recente din SUA.
CORONAVIRUS|OVERVIEW

Noile tulpini ale coronavirusului. Ce știm până acum?

De Mihai Ghiduc 12/01/2021
Vreme de un an, mutațiile virusului SARS-CoV-2 au fost relativ ignorate. Și totuși, în decembrie, două noi tulpini ale acestuia au ieșit în evidență. Sunt acestea mai periculoase?