Çin’in 2020 ay misyonu tarafından getirilen ay örneği, kökenlerine dair ipuçları sağlayan mineraller içeriyordu.
Dünya’nın ayı, İsviçre peyniri görünümünü, yüzeyine çarpıp çarpma kraterleri oluşturan gök cisimlerinden elde etti. Ancak geride kalan tek şey kraterler değildi; Böyle bir çarpışmanın yoğun basıncı ve sıcaklığı, ay yüzeyini kaplayan regolit olarak bilinen kayaları ve tozu da etkileyerek mineral bileşimini ve yapısını değiştirir. Ortaya çıkan minerallerin analiz edilmesi, modern araştırmacılara ayın geçmişine dair ipuçları sağlıyor.
Chang’e-5’in Ay Örneği Analizi
Sovyetler Birliği’nin 1976’daki Luna 24’ünden bu yana ilk ay numunesi iade görevi olan Çin’in Chang’e-5’i, adını devasa boyutundan alan Oceanus Procellarum uçağından 1,73 kilogram regolit teslim etti. Örnek, 2020’nin sonlarında Chang’e-5 (CE-5) ile birlikte indi ve yeni bir mineral olan Changesite-(Y)’nin yanı sıra silika minerallerinin şaşırtıcı bir kombinasyonunu içeriyordu.
İçinde Aşırı Noktalarda Madde ve Radyasyon, AIP Yayıncılık dergisinde yayınlanan bir araştırmada, Çin Bilimler Akademisi’nden araştırmacılar CE-5’in malzeme bileşimini diğer Ay ve Mars regolit örnekleriyle karşılaştırdılar. Ay örneğinin benzersiz yapısının potansiyel nedenlerini ve kökenlerini incelediler.
Etki Metamorfizması ve Ay Mineralleri
Asteroitler ve kuyruklu yıldızlar aşırı hızlarda aya çarparak ay kayalarında darbe (şok) metamorfizmasına neden olur. Bu sıcaklık ve basınç değişimi hızlı bir şekilde meydana gelir ve kimyasal olarak kuvarsla aynı olan ancak farklı kristal yapılara sahip olan stishovit ve seifertit gibi silika polimorflarının oluşumu dahil olmak üzere ayırt edici özelliklere sahiptir.
Yazar Wei Du, “Ay yüzeyi onbinlerce çarpma krateriyle kaplı olmasına rağmen, yüksek basınçlı mineraller ay örneklerinde nadirdir” dedi. “Bunun olası açıklamalarından biri, yüksek basınçlı minerallerin çoğunun yüksek sıcaklıklarda kararsız olmasıdır. Dolayısıyla çarpma sırasında oluşanlar bir gerileme süreci geçirmiş olabilir.”
Bununla birlikte, CE-5 örneğindeki bir silika parçası, teorik olarak yalnızca numunenin görünüşte deneyimlediğinden çok daha yüksek basınçlarda bir arada var olan mineraller olan hem stishovit hem de seifertit içerir.
Yazarlar, seifertitin, stishovit ile yine numunede bulunan üçüncü bir silika polimorfu olan α-kristobalit arasındaki faz olarak mevcut olduğunu belirlediler.
Du, “Başka bir deyişle, sıkıştırma işlemi sırasında α-kristobalitten seifertit oluşabilir ve sonraki sıcaklık artırma işlemi sırasında numunenin bir kısmı stişovite dönüşebilir” dedi.
Chang’e-5’in Bulgularının Önemi
Bu görev aynı zamanda renksiz, şeffaf sütunlu kristallerle karakterize edilen bir fosfat minerali olan yeni bir ay minerali olan Changesite-(Y)’yi de geri getirdi.
Araştırmacılar, numuneyi şekillendiren çarpışmanın tepe basıncını (11-40 GPa) ve darbe süresini (0,1-1,0 saniye) tahmin etti. Bu bilgiyi şok dalgası modelleriyle birleştirerek ortaya çıkan kraterin çarpma açısına bağlı olarak 3 ila 32 kilometre genişliğinde olduğunu tahmin ettiler.
Uzaktan gözlemler, CE-5 regolitindeki uzak püskürmelerin çoğunlukla dört çarpma kraterinden geldiğini ve Aristarchus kraterinin, dört uzak krater arasında en genç olanı olduğunu gösteriyor. Seifertit ve stişovit termal metamorfizma nedeniyle kolayca bozulduğundan, silika parçasının muhtemelen Aristarchus kraterini oluşturan çarpışmadan kaynaklandığı sonucuna vardılar.
Bu örnek iade görevi, modern analizin gücünü ve gök cisimlerinin tarihinin ortaya çıkarılmasına nasıl yardımcı olabileceğini gösterdi.
Referans: “Chang’e-5 regolitinde yüksek basınçlı mineraller ve yeni ay minerali değişim bölgesi-(Y)”, Jing Yang ve Wei Du, 6 Şubat 2024, Aşırı Noktalarda Madde ve Radyasyon.
DOI: 10.1063/5.0148784