Skały księżycowe

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj
Księżycowa skała anortozytowa #60025 (skaleń plagioklazowy), zebrana przez lądownik misji Apollo 16 w okolicy krateru Kartezjusz. Ta próbka gruntu znajduje się aktualnie na wystawie w National Museum of Natural History w Waszyngtonie.

Skały księżycowe to ogólny termin określający skały tworzące ziemski Księżyc. W porównaniu do skał budujących naszą planetę, są one niezwykle stare; ich wiek szacuje się na 3,16 mld lat (dla bazaltów tworzących księżycowe morza) do nawet 4,5 mld lat (w przypadku skał budujących tzw. wyżyny)[1]. Badania oparte na technologii zwanej "datowaniem kraterowym" pozwoliły ustalić, że ostatnie erupcje wulkaniczne na Księżycu miały miejsce około 1,2 mld lat temu[2], nie dysponujemy jednak próbkami skał w tym wieku. Dla porównania, wiek najstarszych ziemskich skał oceniany jest na 3,8 mld lat, co stanowi wartość zdecydowanie różniącą się od wieku najwcześniejszych skał księżycowych. Obecnie skały księżycowe na Ziemi, w zależności od źródła pochodzenia, można podzielić na trzy grupy: 1) zebrane podczas misji amerykańskiego projektu Apollo, 2) pozyskane przez lądowniki radzieckiego programu Łuna i 3) wyrzucone w przestrzeń kosmiczną podczas uderzeń meteorytów i przyciągnięte przez grawitację Ziemi (meteoryty księżycowe). Sześć misji Apollo dostarczyło w sumie 2415 próbek o łącznej masie 382 kg, trzy statki Łuna przywiozły 326 g gruntu księżycowego, a masa około stu odnalezionych meteorytów księżycowych przekracza 32 kg (wiele z nich zostało odnalezionych dzięki trwającemu programowi ANSMET, czyli ANtarctic Search for METeorites).

Nazwa
Misji
Masa
Próbek
Apollo 11 22 kg
Apollo 12 34 kg
Apollo 14 43 kg
Apollo 15 77 kg
Apollo 16 95 kg
Apollo 17 111 kg
Łuna 16 101 g
Łuna 20 55 g
Łuna 24 170 g

Niemal wszystkie skały księżycowe wykazują niską zawartość pierwiastków reaktywnych (takich jak sód i potas), są również całkowicie pozbawione minerałów występujących w wodzie morskiej. Według niektórych źródeł, zawartość tlenu w skałach księżycowych jest podobna do stężenia tego pierwiastka w skałach ziemskich. Lądowniki misji Apollo używały do wydobywania skał rozmaitych przyrządów: młotów, grabi, łopatek i szczypiec. Większość tych próbek została przed zebraniem sfotografowana, co miało pomóc odtworzyć później warunki, w jakich zostały znalezione. Umieszczano je w specjalnych torbach w tzw. Specjalnych Środowiskowych Pojemnikach Próbkowych (ang. Special Environmental Sample Container), co miało zabezpieczyć je przed zanieczyszczeniem podczas transportu na Ziemię. Jakkolwiek, skorupa księżycowa jest – w przeciwieństwie do Ziemi – zbudowana przede wszystkim ze skał o dużej zawartości minerału anortytu, co jest główną przyczyną występowania w niej sporych ilości żelaza. Z kolei za sprawą ilmenitu niektóre obszary mórz księżycowych są niezwykle bogate w tytan. Nowym minerałem znalezionym na Księżycu jest armalkolit, nazwany od nazwisk pierwszych ludzi na Srebrnym Globie: Armstronga, Aldrina i Collinsa.

Przechowywanie i dostępność[edytuj | edytuj kod]

Kamień Początku (Genesis Rock) zebrany podczas misji Apollo 15.

Głównym repozytorium dla próbek Apollo jest Lunar Sample Building w Centrum Kosmicznym Lyndona B. Johnsona w teksańskim Houston. Ze względów bezpieczeństwa powstał też drugi zbiór, przechowywany w bazie lotniczej Brooks w San Antonio. Większość tych skał przechowywana jest dla ochrony przed wilgocią w sztucznej azotowej atmosferze; ich przenoszenie wykonywane jest pośrednio za pomocą specjalnych narzędzi. Skały zebrane w okresie eksploracji Księżyca są obecnie uważane za bezcenne. W roku 1993 trzy niewielkie odłamki z Łuny 16 ważące łącznie 0,2 g zostały sprzedane za 442,5 tysiąca dolarów. W 2002 roku z kolekcji w Houston skradziony został sejf zawierający drobne próbki skał księżycowych i marsjańskich. Gdy w następnym roku zostały one odnalezione, NASA dla celów sądowniczych oceniła ich wartość na około miliona dolarów za 285 g. Księżycowe meteoryty, choć niezwykle drogie, są częstym obiektem wymiany wśród prywatnych kolekcjonerów. Kilkaset niewielkich próbek zostało oprawionych i zaprezentowanych delegacji rządu USA. Co najmniej jedna z nich została później skradziona, sprzedana i, następnie, odzyskana. Pozostałe zostały przeniesione do kilku muzeów, m.in. National Air and Space Museum, Centrum Kosmosu i Kosmosfery w Kansas, a także do Centrum Kosmicznego Kennedy'ego, gdzie można „dotknąć kawałka Księżyca” (faktycznie próbka ta jest wmurowana w filar jednego z pomieszczeń). Również wystawa w Tribune Tower w Chicago zawiera niewielki kawałek księżycowego gruntu. Mimo to, NASA twierdzi, że prawie 295 kg z pierwotnych 382 kg próbek wciąż znajduje się w nienaruszonym stanie w Centrum Kosmicznym Johnsona. NASA przygotowała pewną liczbę zestawów zawierających po sześć niewielkich próbek skał i gleby księżycowej; są one dostępne – w celach edukacyjnych – na wystawach w wielu krajach, na przykład Wielkiej Brytanii, gdzie są one przechowywane przez Particle Physics i Astronomy Research Council.

Klasyfikacja[edytuj | edytuj kod]

Skały księżycowe dzielą się na dwie główne kategorie: skały mórz i wyżyn. Wyżyny są zbudowane przede wszystkim z zawierających ciężkie pierwiastki skał plutonicznych; innym budulcem są brekcje regolitowe, powstałe z tego samego protolitu. Z kolei skały morskie, ze względu na skład chemiczny, dzielą się na 3 kategorie: wysokotytanowe, niskotytanowe i VLT, czyli o bardzo niskiej zawartości tytanu (ang. Very Low-Ti).

Litologia wyżyn[edytuj | edytuj kod]

Skład mineralny skał wyżynnych
  Plagioklaz Piroksen Oliwin Ilmenit
Anortozyt 90% 5% 5%

0%

Noryt 60% 35% 5%

0%

Troktolit 60% 5% 35%

0%

Skład mineralny bazaltów morskich
  Plagioklaz Piroksen Oliwin Ilmenit
O wysokiej zawartości tytanu 30% 54% 3% 18%
O niskiej zawartości tytanu 30% 60% 5% 5%
O b. niskiej zawartości tytanu 35% 55% 8% 2%

Wulkaniczne skały wyżynne tworzą 3 główne grupy: żelazowo-anortozytowe, magnezowe oraz alkaliczne. Brekcje księżycowe, uformowane podczas zderzeń z ogromnymi meteorytami, zawierają przede wszystkim minerały charakterystyczne dla wyżyn, ponieważ morza wypełniające gigantyczne kratery są zdecydowanie starsze niż same zagłębienia. Skały żelazowo-anortozytowe składają się prawie wyłącznie z minerału anortozytu (>90% plagioklazów) i w mniejszym stopniu z anortozytowego gabro (70-80% plagioklazów). Skały tej grupy są najpowszechniejszymi skałami wyżyn. Plagioklazy te zawierają – porównując do warunków ziemskich – niezwykle dużo anortytu (94-96%); odzwierciedla to niską zawartość pierwiastków alkalicznych (Na, K), lekkich i wody w skałach Księżyca. Z kolei ciężkie minerały tej grupy charakteryzują się niskim stosunkiem zawartości magnezu do żelaza; izochroniczne datowanie wewnętrzne pozwoliło ustalić wiek skał żelazowo-anortozytowych na 4,4 mld lat. Skały magnezowe składają się przede wszystkim z dunitów (>90% oliwinu), troktolitów (oliwinowo – plagioklazowych) i gabro (plagioklazowo – piroksenowego) o relatywnie wysokim stosunku Mg/Fe w cięższych minerałach i zawartości anortytu w plagioklazach w granicach 86 – 93% (An86-93). Powstały one w wyniku późniejszych (4,3 – 4,1 mld lat temu) intruzji w obrębie żelazowo-anortozytowej skorupy. Co ciekawe, analiza zawartości śladowych pierwiastków plagioklazu i piroksenu nasuwa porównanie z magmą bogatą w pierwiastki typu KREEP, pomimo dużych różnic w zawartości pierwiastków głównych. Nazwa "skały alkaliczne" pochodzi od dużej zawartości metali alkalicznych; w ich skład wchodzą alkaliczne anortozyty zbudowane z sodowych plagioklazów (An70-85), noryty (plagioklazowo – ortopiroksenowe) i gabronoryty (plagioklazowo – klinopiroksenowo – ortopiroksenowe) o podobnym składzie plagioklazów jak w przypadku skał magnezowym, lecz większej od nich zawartości żelaza. Ilości pierwiastków śladowych również są porównywalne z magmą bogatą w komponent KREEP. Czas powstania skał alkalicznych jest podobny do czasu powstania skał magnezowych; ze względu na te i inne podobieństwa te pierwsze uważa się za podgrupę skał magnezowych.

Najpowszechniejsze pierwiastki księżycowe
Minerał Pierwiastki Wygląd skały księżycowej
Plagioklaz (skaleń) Wapń (Ca)
Glin (Al)
Krzem (Si)
Tlen (O)
Kolor biały do szarego; zwykle w postaci wydłużonych ziaren.
Piroksen

Żelazo (Fe),
Magnez (Mg)
Wapń (Ca)
Krzem (Si)
Tlen (O)

Kasztanowy do czerni; ziarna bardziej podłużne na terenie mórz i bardziej sześcienne na wyżynach.
Oliwin

Żelazo (Fe)
Magnez (Mg)
Krzem (Si)Tlen (O)

Kolor zielonkawy; kształt zwykle zaokrąglony.
Ilmenit Żelazo (Fe),
Tytan (Ti)
Tlen (O)
Czarne, wydłużone prostopadłościenne kryształy.

"Granity lunarne" to grupa stosunkowo rzadko występujących skał, która obejmuje dioryty, monzodioryty i granofiry. Składają się one z kwarcu, plagioklazów, ortoklazów lub skaleni alkalicznych, rzadkich ciężkich piroksenów oraz cyrkonu. Niektóre skalenie alkaliczne mają nietypowy skład, różniący się znacznie od skaleni ziemskich; często wykazują one dużą zawartość baru. Przypuszcza się, że granity te powstały w najwcześniejszych etapach frakcyjnej krystalizacji skał magnezowych i alkalicznych, jednak w grę wchodzi także zestalenie niemieszających się cieczy. Uranowo – ołowiowe datowanie cyrkonu zawartego w tych granitach wskazuje na wiek rzędu 4,4 – 4,1 mld lat, porównywalny z wiekiem skał alkalicznych i magnezowych. W latach 60. ubiegłego wieku badacz NASA, John A. O'Keefe i inni astronomowie łączyli granity księżycowe z ziemskimi tektytami, jednak większość naukowców odrzuciła tę koncepcję. W każdym razie badania próbki księżycowej nr 12013 wykazały duże podobieństwo z występującymi na Ziemi tektytami jawajskimi.

„Brekcje księżycowe” to wspólna nazwa dla szklistych witrofirów i brekcji oraz dla brekcji regolitowych. Dwa pierwsze rodzaje skał powstały podczas uderzeń meteorytów i wtedy też uległy zeszkleniu: witrofiry znajdują się wewnątrz kraterów uderzeniowych, brekcje zaś stanowią materię wyrzuconą podczas zderzenia i zalegają dookoła tych zagłębień; brekcje regolitowe charakteryzują się dużo mniejszym stopniem zeszklenia. Jako że skały te są starsze niż księżycowe morza, na powierzchni występują one niezwykle rzadko; ich powstanie przypada przede wszystkim na czas najwcześniejszej aktywności wulkanicznej na Księżycu.

Bazalty morskie[edytuj | edytuj kod]

Nazwa „bazaltów morskich” powiązana jest z ich dominującą rolą w tworzeniu mórz księżycowych. Bazalty te wykazują wiele podobieństw do swych ziemskich odpowiedników, jednak odróżniają się od nich kilkoma charakterystycznymi cechami, na przykład niższą zawartością europu (tzw. negatywa anomalia europowa); skład niektórych z nich wykazuje też dużą ilość potasu (tzw. VHK, ang.Very High K).

Zobacz też[edytuj | edytuj kod]

Przypisy

  1. James Papike, Grahm Ryder, Charles Shearer. Lunar Samples. „Reviews in Mineralogy and Geochemistry”. 36, s. 5.1-5.234, 1998. 
  2. H. Hiesinger, J. W. Head, U. Wolf, R. Jaumanm, G. Neukum. Ages and stratigraphy of mare basalts in Oceanus Procellarum, Mare Numbium, Mare Cognitum, and Mare Insularum. „J. Geophys. Res.”. 108, s. doi:10.1029/2002JE001985, 2003. 

Bibliografia[edytuj | edytuj kod]

Linki zewnętrzne[edytuj | edytuj kod]