Nieuwe analyse van maangrond, verzameld door de Chinese Chang’e-6-missie, onthult het eerste directe bewijs van kristallijn hematiet (α-Fe₂O₃) en maghemiet (γ-Fe₂O₃) gevormd door een grote inslag. Deze ontdekking, gepubliceerd in Science Advances, betwist de lang gekoesterde veronderstelling dat het oppervlak van de maan zich overwegend in een verkleinde staat bevindt en levert cruciale inzichten op in de evolutie van de planeet.
De maanoxidatiepuzzel
Tientallen jaren lang geloofden wetenschappers dat de omgeving en het binnenste van de maan niet over de omstandigheden beschikten die nodig zijn voor significante oxidatie. Er werd verwacht dat ijzer op de maan voornamelijk in zijn ijzerhoudende (Fe²⁺) of metalen (Fe⁰) vormen zou voorkomen. Recente orbitale studies suggereerden echter de aanwezigheid van hematiet in gebieden op hoge breedtegraden, waardoor een wetenschappelijk debat ontstond. Eerder onderzoek naar monsters van de Chang’e-5-missie heeft door impact gegenereerd magnetiet (Fe₃O₄) gevonden, wat duidt op gelokaliseerde oxiderende omgevingen tijdens oppervlaktemodificatie.
Ondanks deze bevindingen bleef sluitend mineralogisch bewijs van sterk oxiderende mineralen zoals hematiet ongrijpbaar. De omvang van oxidatieprocessen en de prevalentie van geoxideerde mineralen op het maanoppervlak bleven onduidelijk.
Chang’e-6-monsters onthullen nieuw bewijs
De Chang’e-6-missie, die met succes bodemmonsters uit het Zuidpool-Aitken-bekken (SPA) terugstuurde, bood de mogelijkheid om te zoeken naar sterk geoxideerde stoffen die werden gevormd tijdens grote inslaggebeurtenissen. Het SPA Basin, een van de grootste en oudste inslagkraters in het zonnestelsel, biedt een ideaal natuurlijk laboratorium voor het bestuderen van oxidatiereacties.
Onderzoekers identificeerden hematietkorrels ter grootte van een micrometer in de maangrond van Chang’e-6. Met behulp van micro-gebied elektronenmicroscopie, elektronenenergieverliesspectroscopie en Raman-spectroscopie bevestigden ze de kristalstructuur en unieke kenmerken van deze hematietdeeltjes, waarbij ze verifieerden dat ze primaire maancomponenten zijn in plaats van aardse verontreinigingen.
Hoe impact oxidatie veroorzaakt
De studie suggereert dat de vorming van hematiet nauw verbonden is met grote impactgebeurtenissen in de maangeschiedenis. Extreme temperaturen die worden gegenereerd door grote schokken verdampen oppervlaktematerialen, waardoor een voorbijgaande, zuurstofarme omgeving ontstaat. Dit proces veroorzaakt ook de ontzwaveling van troiliet, waarbij ijzerionen vrijkomen die vervolgens worden geoxideerd in de omgeving met hoge vluchtigheid en afzetting in de dampfase ondergaan, waardoor kristallijn hematiet ter grootte van een micron wordt gevormd. Dit hematiet bestaat naast magnetisch magnetiet en maghemiet.
Implicaties voor maanmagnetisme
De oorsprong van wijdverspreide magnetische afwijkingen op het maanoppervlak, inclusief die in het noordwestelijke SPA-bekken, blijft slecht verklaard. Gezien de correlatie tussen oxidatieprocessen en de vorming van magnetische dragermineralen, levert deze studie belangrijk, op monsters gebaseerd bewijsmateriaal om de dragers en de evolutionaire geschiedenis van deze magnetische anomalieën op de maan te verduidelijken.
Dit onderzoek vergroot ons begrip van de evolutie van de maan door de lang gekoesterde overtuiging ter discussie te stellen dat het maanoppervlak volledig is verkleind. De bevindingen bieden cruciale aanwijzingen voor het ontcijferen van de evolutie van magnetische afwijkingen op de maan en de mechanismen die ten grondslag liggen aan grote impactgebeurtenissen.
