Heeft zuurstof van de Aarde de Maan miljarden jaren lang laten roesten?

Hematiet op de Maan
Kaart van hematiet op de Maan. Hoe roder de kleur hoe meer hematiet. Credit: Li en anderen

Tot grote verbazing van veel planeetwetenschappers is het geoxideerde ijzermineraal hematiet aangetroffen op hoge breedtegraden op de Maan. Dit wordt beschreven in een studie die is gepubliceerd in Science Advances en die is uitgevoerd onder leiding van Shuai Li, van het Institute of Geophysics and Planetology op Hawaï.

IJzer reageert zeer gemakkelijk met zuurstof. Hierbij ontstaat een roodachtig roest dat we ook kennen op Aarde. Het oppervlak en het binnenste van de Maan bevatten echter nauwelijks tot geen zuurstof dus op de Maan kan metallisch ijzer voorkomen. Het voorkomen van geoxideerd ijzer is ook niet bevestigd in de monsters die de Apollo-missies naar de Aarde hebben gebracht. Daarnaast wordt het maanoppervlak door waterstof in de zonnewind schoon geblazen. Dit werkt tegengesteld aan oxidatie. De aanwezigheid van sterk geoxideerde ijzerhoudende mineralen zoals hematiet, op de Maan is dus een onverwachte ontdekking.

De onderzoekers denken dat het hematiet op de Maan is ontstaan als gevolg van oxidatie van ijzer aan het oppervlak van de Maan door de zuurstof uit de bovenste laag van de aardse atmosfeer. Deze wordt door de zonnewind voortdurend naar de Maan geblazen toen die zich miljarden jaren in de magnetische staart bevond.

De onderzoekers analyseerden spectrale reflectiegegevens die zijn verkregen door de Moon Mineralogy Mapper aan boord van de Indiase maansonde Chandrayaan-1. Deze MMM is ontworpen door het Jet Propulsion Laboratory van de NASA

Het nieuwe onderzoek werd geïnspireerd door Li’s eerdere ontdekking in 2018 van waterijs in de poolgebieden van de Maan.

Toen Li de MMM-data van de poolgebieden onderzocht ontdekte hij dat sommige spectrale kenmerken en patronen anders waren dan die op lagere breedtegraden of in de Apollo-samples. Li wilde weten of er reacties tussen water en gesteente zichtbaar zijn op de Maan. Na maanden onderzoeken ontdekte hij dat hij keek naar signalen van hematiet.

Het team ontdekte dat de locaties waar hematiet aanwezig is sterk overeenkomen met het watergehalte op hoge breedtegraden die eerder zijn gevonden. Bovendien zijn de hematietplekken meer geconcentreerd aan de nabije zijde van de Maan. Dit is de zijde die altijd naar de Aarde toe is gericht.

Volgens Li suggereert meer hematiet aan de nabije zijde een relatie met de Aarde. Dit deed hem denken aan de ontdekking door de Japanse Kaguya-missie dat zuurstof van de bovenste lagen van de aardse atmosfeer door de zonnewind naar het oppervlak van de Maan kan worden geblazen op het moment dat de Maan zich in de magnetische staart van de Aarde bevindt. Het aardse atmosferische zuurstof zou een belangrijke oxidator kunnen zijn om hematiet te produceren. Water en de inslag van interplanetair stof zou ook een belangrijke rol kunnen spelen.

Interessant genoeg komt is hematiet absoluut niet afwezig op de verre zijde van de Maan waar het aardse zuurstof vermoedelijk nooit heeft kunnen komen. De kleine hoeveelheid water ( < 0,1 % m/m) die op hogere breedtegraden wordt gezien is vermoedelijk betrokken bij het ontstaan van hematiet op de verre zijde van de Maan en dat heeft belangrijke gevolgen voor het interpreteren van waargenomen hematiet op sommige waterarme S-type asteroïden.

Volgens Li zal deze ontdekking de kennis over de poolgebieden van de Maan hervormen want de Aarde heeft mogelijk een belangrijke rol gespeeld in de evolutie van het maanoppervlak.

Het onderzoeksteam hoopt dat de ARTEMIS-missies van de NASA enkele hematiet-monsters van de poolgebieden naar de Aarde kan brengen. De chemische samenstelling van die monsters kan bevestigen of de hypothese of het hematiet op de Maan is geoxideerd door zuurstof van de Aarde klopt. Bovendien kan het helpen bij het in kaart brengen van de evolutie van de atmosfeer van de Aarde in de afgelopen miljarden jaren.

Artikel: https://advances.sciencemag.org/content/6/36/eaba1940

Eerste publicatie: 8 september 2020
Bron: SpaceDaily en anderen