Τα Σεληνιακά Πετρώματα Αφηγούνται

Posted on 13/07/2019

0


ΚΕΙΜΕΝΟ: Αλέξης Δεληβοριάς
Με την ολοκλήρωση της αποστολής του Apollo 17 τον Δεκέμβριο του 1972, ο αγώνας για την κατάκτηση της Σελήνης τέλειωσε οριστικά. Παρ’ όλο που δεν ξεκίνησε με τις αγνότερες προθέσεις, τα επιστημονικά επιτεύγματα των επανδρωμένων και μη διαστημικών αποστολών που σχεδίασαν Αμερικανοί και Σοβιετικοί άλλαξαν δραματικά τα όσα μέχρι τότε γνωρίζαμε για την μορφολογία, την χημική σύσταση και την προέλευση της Σελήνης[1].

Πολλοί ρωτούν: κατά πόσο δικαιούμαστε να εξάγουμε συμπεράσματα για την σύνθεση και την μορφολογία της Σελήνης όταν τα διαθέσιμα σεληνιακά δείγματα προέρχονται από ελάχιστες μόνο τοποθεσίες της; Ακριβώς γι’ αυτό, πρέπει να επισημάνουμε από την αρχή ότι, για την αποκρυπτογράφηση των μυστικών της Σελήνης, οι επιστήμονες δεν βασίστηκαν μόνο στην ανάλυση των σεληνιακών δειγμάτων, αλλά και σε μια ολόκληρη σειρά πειραμάτων, φωτογραφήσεων, ανάλυσης δεδομένων και θεωρητικών μελετών, ο συνδυασμός των οποίων μπόρεσε να τους αφηγηθεί κομμάτι-κομμάτι την ιστορία του φυσικού μας δορυφόρου.

Επιπλέον, επειδή γνωρίζουμε την συγκεκριμένη περιοχή στην οποία εντοπίστηκε το κάθε δείγμα, μπορούμε να εξάγουμε ορισμένα συμπεράσματα όσον αφορά στην προέλευση, την ιστορία και το σχηματισμό της συγκεκριμένης περιοχής, αλλά και συνειρμικά να εξάγουμε αντίστοιχα συμπεράσματα για παρόμοιες περιοχές της Σελήνης, που δεν έχουμε ακόμη επισκεφθεί. Χαρακτηριστικό παράδειγμα αποτελούν οι σκοτεινές περιοχές, οι επονομαζόμενες θάλασσες στην επιφάνεια της Σελήνης. Δεν έχουμε πάει σε όλες. Όσες όμως έχουμε μελετήσει με την ανάλυση των δειγμάτων που μετέφεραν οι διαστημικές αποστολές Apollo και Luna μάς επιτρέπουν να εξαγάγουμε συμπεράσματα για την προέλευση και την μορφολογία και των υπολοίπων. Μπορεί κάπου να κάνουμε λάθος και σε καμία περίπτωση δεν μπορούμε να ισχυριστούμε ότι γνωρίζουμε τα πάντα για την Σελήνη. Κι όμως, τα σεληνιακά δείγματα έχουν ήδη αρχίσει να αφηγούνται την ιστορία τους και να μας προσφέρουν γνώσεις, τις οποίες, θα ήταν αδύνατο να ανακαλύψουμε χωρίς τη βοήθειά τους. Ας την ακούσουμε λοιπόν, έχοντας πάντα κατά νου ότι, με την επανέναρξη των επανδρωμένων διαστημικών αποστολών στην Σελήνη μπορεί να αναθεωρήσουμε στο μέλλον κάποια από τα συμπεράσματά μας.

Η πρώτη εικόνα από την επιφάνεια της Σελήνης από το Luna 9 στις 3 Φεβρουαρίου 1966.

Ορισμένα από τα πρώτα σεληνιακά δείγματα «σεληνόσκονης» και πετρωμάτων που μελέτησαν οι επιστήμονες στο εργαστήριο μεταφέρθηκαν από τους αστροναύτες του Apollo 11. Αυτή η σεληνόσκονη, που ονομάζεται ρεγόλιθος, καλύπτει, όπως αποδείχτηκε αργότερα, ολόκληρη τη σεληνιακή επιφάνεια και σχηματίστηκε από τον ανελέητο βομβαρδισμό της Σελήνης από μικρούς και μεγάλους αστεροειδείς, οι οποίοι με τη πάροδο των αιώνων συνέτριψαν τα επιφανειακά της πετρώματα, δίνοντας τους εντέλει την υφή λεπτής σκόνης.

Η χημική ανάλυση αυτών των δειγμάτων κατέδειξε δύο τύπους πετρωμάτων, οι οποίοι κυριαρχούν στην περιοχή προσσελήνωσης του Apollo 11: τους βασάλτες και τα λατυποπαγή πετρώματα. Οι ηφαιστειακής προέλευσης βασάλτες είναι βράχοι στερεοποιημένης λάβας και τα δείγματα από αυτήν τη τοποθεσία εμπεριέχουν αρκετά υψηλότερες συγκεντρώσεις τιτανίου από αυτές που συνήθως συναντάμε στη Γη, ενώ η ηλικία τους υπολογίστηκε στα 3,6-3,9 δισ. έτη. Τα λατυποπαγή πετρώματα, από την άλλη, είναι πετρώματα ακόμα μεγαλύτερης ηλικίας, τα οποία σχηματίστηκαν όταν, κατά τον βομβαρδισμό της Σελήνης από μετεωρίτες, τα πετρώματα της επιφάνειας συνετρίβησαν σε μικρότερα κομμάτια και στην συνέχεια συντήχθηκαν και πάλι σε μεγαλύτερα, εξαιτίας των μεγάλων θερμοκρασιών και πιέσεων που αναπτύσσονται σε αυτές τις προσκρούσεις. Το υλικό από το οποίο αποτελούνται τα υψίπεδα της Σελήνης είναι κυρίως πετρώματα ανοιχτότερου χρώματος, γνωστά ως ανορθωσίτες. Σύμφωνα με τους επιστήμονες, το στρώμα ανορθωσίτη που καλύπτει τα υψίπεδα της Σελήνης σχηματίστηκε πριν από δισεκατομμύρια χρόνια, όταν ο φλοιός της ήταν ακόμη ρευστός. Επειδή ο ανορθωσίτης έχει μικρότερη σχετικά πυκνότητα, επέπλεε στην επιφάνεια αυτού του ρευστού ωκεανού λάβας, περίπου όπως τα παγόβουνα επιπλέουν στους ωκεανούς της Γης.

Η περιοχή προσσελήνωσης του Apollo 12, αντιθέτως, εμφανίζει σχετικά μικρότερη συγκέντρωση κρατήρων πρόσκρουσης. Επίσης, σε αντίθεση με τη περιοχή προσσελήνωσης του Apollo 11, σχεδόν όλα τα δείγματα αποδείχτηκαν ότι ήταν βασάλτες, νεότερης όμως ηλικίας από αυτούς που συνέλλεξαν οι αστροναύτες του Apollo 11, αλλά και με μικρότερη περιεκτικότητα σε τιτάνιο. Το πιο παράξενο είδος πετρώματος που ανακαλύφθηκε εδώ αποτελούνταν από κάλιο, σπάνιες γαίες και φώσφορο, γνωστό με τα αρχικά KREEP.

Η σεληνάκατος του Apollo 14 προσεδαφίστηκε σε μια περιοχή, σπαρμένη από υλικά που εκτοξεύτηκαν κατά την γιγάντια πρόσκρουση που σχημάτισε την Θάλασσα των Βροχών. Γι’ αυτό και δεν προκάλεσε έκπληξη όταν η χημική ανάλυση των σεληνιακών πετρωμάτων απέδειξε ότι τα περισσότερα από αυτά ήταν λατυποπαγή. Παρόλ’ αυτά, οι αστροναύτες του Apollo 14 έφεραν μαζί τους και ορισμένα δείγματα βασάλτη, τα οποία υπολογίστηκε ότι σχηματίστηκαν πριν από 4-4,3 δισ. χρόνια.

Το Apollo 15 προσσεληνώθηκε στο νοτιοανατολικό άκρο της Θάλασσας των Βροχών, κοντά στα Σεληνιακά Απέννινα Όρη. Σύμφωνα με τις αναλύσεις των σχετικών δειγμάτων, τα επιφανειακά πετρώματα της περιοχής αποτελούνται από βασάλτες, που σχηματίστηκαν πριν από περίπου 3,3 δισ. χρόνια. Οι αστροναύτες του Apollo 15 συνέλλεξαν και δείγματα από πυροκλαστικό γυαλί, το οποίο σχηματίζεται κατά την διάρκεια ηφαιστειακών εκρήξεων, όταν διάπυρη ύλη εκτοξεύεται σε σχετικά μεγάλο ύψος και ψύχεται γρήγορα, καθώς επιστρέφει στην επιφάνεια της Σελήνης.

Ο αστροναύτης David R. Scott, ο αρχηγός της αποστολής Απόλλων 15

Αξίζει να σημειώσουμε εδώ, ότι, σε αντίθεση με τη Γη, οι οροσειρές στη Σελήνη δεν δημιουργήθηκαν από την τεκτονική δραστηριότητα και τις συγκρούσεις τεκτονικών πλακών, αλλά από τις προσκρούσεις γιγάντιων αστεροειδών, εξαιτίας των οποίων υλικό από το εσωτερικό της Σελήνης «σπρώχνεται» βίαια προς τα πάνω. Γι’ αυτό και η συλλογή πετρωμάτων από τις παρυφές της οροσειράς των Απεννίνων ήταν ζωτικής σημασίας, καθώς υπήρχε η ελπίδα ότι κάποια από αυτά θα ήταν πετρώματα προερχόμενα βαθιά από τον Σεληνιακό φλοιό. Η μελέτη των σχετικών δειγμάτων καταδεικνύει ότι η γιγάντια πρόσκρουση που σχημάτισε την θάλασσα των Βροχών συνέβη πριν από 3,85 δισ. χρόνια. Εδώ, τέλος, οι αστροναύτες του Apollo 15 ανακάλυψαν και ένα κομμάτι ανορθωσίτη ηλικίας περίπου 4 δισ. ετών, ο οποίος είναι γνωστός ως ο Βράχος της Γένεσης, αν και η αποστολή του Apollo 16 εντόπισε ανορθωσίτη ακόμα μεγαλύτερης ηλικίας.

Η μελέτη των σεληνιακών δειγμάτων που συνέλεξαν οι αστροναύτες της αποστολής του Apollo 16, κατέδειξε ότι τα περισσότερα απ’ αυτά ήταν λατυποπαγούς προέλευσης. Εικάζεται ότι τα δείγματα αυτά προέρχονται από τις προσκρούσεις των αστεροειδών που σχημάτισαν τις λεκάνες πρόσκρουσης Nectaris και Imbrium, οι οποίες εκτόξευσαν τα θραύσματά τους μέχρι την περιοχή προσσελήνωσης, παρόλο που απέχουν τουλάχιστον 200 και 1000 km αντίστοιχα. Δείγματα, μάλιστα, που εικάζεται ότι προέρχονται από την πρόσκρουση που σχημάτισε την θάλασσα Nectaris προσδιορίζουν την ηλικία της στα 3,92 δισ. χρόνια περίπου. Η χρονολόγηση των δύο δειγμάτων ανορθωσίτη που εντοπίστηκαν στην διάρκεια της αποστολής του Apollo 16 ανάγει την ηλικία τους στα 4,44-4,51 δισ. έτη.

Τέλος, το πλήρωμα του Apollo 17, της τελευταίας μέχρι στιγμής επανδρωμένης αποστολής στην Σελήνη, συνέλλεξε 111 kg δειγμάτων, περιλαμβανομένης και μιας παράξενης πορτοκαλί σκόνης, η ανάλυση της οποίας έδειξε ότι αποτελείται από μικροσκοπικά σφαιρίδια ηφαιστειακού γυαλιού, το οποίο σχηματίστηκε πριν από τουλάχιστον 3,64 δισ. χρόνια.

Το όχημα της αποστολής Απόλλων 17

Συνοψίζοντας, η ανάλυση δειγμάτων από τις θάλασσες της Σελήνης μας αποκάλυψε ότι αυτές αποτελούνται κυρίως από βασάλτη, το μεγαλύτερο μέρος του οποίου σχηματίστηκε πριν από 3,8–3,1 δισ. έτη, ενώ το αρχαιότερο δείγμα βασάλτη που έχει αναλυθεί υπολογίζεται ότι είναι ηλικίας 4,2 δισ. ετών. Οι θάλασσες της Σελήνης σχηματίστηκαν από, το οποίο αναδύθηκε από το εσωτερικό του φυσικού μας δορυφόρου προς την επιφάνεια και στην συνέχεια στερεοποιήθηκε. Η χημική ανάλυση των σεληνιακών πετρωμάτων βασάλτη ανέδειξε σημαντικές διαφορές από τα αντίστοιχα βασαλτικά πετρώματα της Γης, ως προς τις χημικές τους ιδιότητες και ως προς τα φυσικά τους χαρακτηριστικά, με κυριότερη ίσως την σχεδόν παντελή απουσία νερού στο εσωτερικό τους. Το γεγονός αυτό, σε συνδυασμό με την ηλικία τους, συνέβαλε στην απόρριψη μιας από τις πρώτες θεωρίες σχηματισμού της Σελήνης, σύμφωνα με την οποία η Σελήνη αποτελούσε τμήμα της αρχέγονης Γης, το οποίο αποκολλήθηκε, σχηματίζοντας την λεκάνη του Ειρηνικού Ωκεανού.

Το δεύτερο σημαντικό χαρακτηριστικό της επιφάνειας της Σελήνης είναι, όπως είπαμε, οι «ορεινές» της περιοχές. Οι κρατήρες και οι λεκάνες που έχουν παρατηρηθεί σε αυτές τις περιοχές, όπως επίσης και οι οροσειρές που ορθώνονται στην περιφέρειά τους, σχηματίστηκαν από γιγάντιες προσκρούσεις αστεροειδών και όχι από τεκτονική δραστηριότητα, σαν κι’ αυτή που παρατηρούμε στη Γη. Κατά κανόνα η ηλικία των ορεινών περιοχών της Σελήνης είναι μεγαλύτερη από αυτή των θαλασσών, γεγονός που ενισχύεται και από τον πολύ μεγαλύτερο αριθμό κρατήρων που περιέχουν.

Σύμφωνα με όλες τις ενδείξεις, ο φυσικός μας δορυφόρος σχηματίστηκε πριν από περίπου 4,5 δισ. χρόνια, ενώ αρχικά πρέπει να καλυπτόταν από έναν ωκεανό ρευστού μάγματος, το οποίο σταδιακά πάγωσε. Σε αυτόν τον ωκεανό των λειωμένων πετρωμάτων, τα ελαφρύτερα ορυκτά, εκείνα δηλαδή με την μικρότερη πυκνότητα, όπως ο ανορθωσίτης, αναδύθηκαν προς την επιφάνεια ενώ τα βαρύτερα βυθίστηκαν, σχηματίζοντας τον φλοιό και τον μανδύα της Σελήνης αντίστοιχα. Μετά την στερεοποίηση του φλοιού, ακολούθησε μια περίοδος κατακλυσμιαίου βομβαρδισμού της Σελήνης από αναρίθμητους αστεροειδείς που σχημάτισαν τις λεκάνες και τους κρατήρες που καλύπτουν την επιφάνειά της, ο οποίος πιθανότατα σταμάτησε πριν από περίπου 3 δισ. χρόνια. Εκτός από τον αδιάκοπο βομβαρδισμό της επιφάνειας της Σελήνης από μικρομετεωρίτες που συνέβαλαν, ώστε να θρυμματίσουν τα επιφανειακά της πετρώματα στην σκόνη που την καλύπτει, λίγες προσκρούσεις μεγάλων αστεροειδών παρατηρήθηκαν έκτοτε.

Πώς λοιπόν σχηματίστηκε η Σελήνη; Την θεωρία της αποκόλλησης από το σώμα της Γης οι επιστήμονες την έχουν ήδη αποκλείσει. Σύμφωνα με μια άλλη θεωρία, η Σελήνη θα μπορούσε να είχε σχηματιστεί την ίδια περίοδο και στην ίδια περίπου περιοχή με την Γη από τον αρχέγονο δίσκο σκόνης και αερίων από τον οποίο σχηματίστηκε και το υπόλοιπο Ηλιακό Σύστημα. Σύμφωνα με κάποιους άλλους επιστήμονες, η Σελήνη θα μπορούσε να έχει ήδη δημιουργηθεί σε κάποια άλλη περιοχή του Διαστήματος και, περνώντας από την δική μας διαστημική γειτονιά, να αιχμαλωτίστηκε βαρυτικά από τον πλανήτη μας. Όλες αυτές οι θεωρίες έχουν πλέον αποκλειστεί και οι περισσότεροι επιστήμονες πιστεύουν σήμερα ότι η Σελήνη δημιουργήθηκε, όταν η Γη συγκρούστηκε με ένα ουράνιο σώμα στο μέγεθος του πλανήτη Άρη. Η πρόσκρουση εκτίναξε χιλιάδες τόνους διάπυρης ύλης στο Διάστημα, όπου με την πάροδο των αιώνων και καθώς περιφέρονταν γύρω από το πλανήτη μας συσσωρεύτηκαν σε σχήμα σφαιρικό και στερεοποιήθηκαν σχηματίζοντας τη Σελήνη. Πρόκειται για την «υπόθεση της γιγάντιας πρόσκρουσης».

moonshorty_apollo17_1498

O αστροναύτης Harrison Schmitt του Apollo 17 στο χείλος του κρατήρα Shorty

[1] Το άρθρο αυτό είναι περίληψη του ομώνυμου κεφαλαίου από το βιβλίο Από την Γη στην Σελήνη, με συγγραφείς τους Διονύση Σιμόπουλο και Αλέξη Δεληβοριά. Η δημοσίευση του άρθρου γίνεται με αφορμή την 50ή επέτειο στις 16 Ιουλίου της εκτόξευσης του Apollo 11, της θρυλικής διαστημικής αποστολής που μετέφερε τους πρώτους αστροναύτες στην Σελήνη. Το Νέο Ψηφιακό Πλανητάριο γιορτάζει και τιμά το σπουδαίο αυτό επίτευγμα, διοργανώνοντας στις 20 Ιουλίου μία πολύ ενδιαφέρουσα εκδήλωση, περισσότερα στοιχεία για την οποία θα δοθούν στο επόμενο άρθρο.


πηγή: https://www.eef.edu.gr/el/arthra/ta-seliniaka-petromata-afigountai/?fbclid=IwAR379vcH-bNfhWw3CJSoDcReaUAlCDKOgFWlu9u33XfIM_369TykYnh_5WI

Posted in: ΔΙΑΣΤΗΜΑ