Månens overflate er en galaktisk tidskapsel

En kunstner

En kunstners skildring av astronauter på jobb på den støvete måneoverflaten. (Bildekreditt: NASA)





Du ville ikke vite det ved å se på det, men måne er en tidskapsel.

Overflaten har vært fullstendig utsatt for vakuum i nesten 4,5 milliarder år; i mellomtiden har den blitt gjennomvåt av partikler fra sol og utover solsystemet. Disse partiklene forblir, begravet under månens overflate, og gir en detaljert oversikt over historien til vårt solsystem og til og med hele vår galakse.

Det er helt greit der. Vi trenger bare å grave det opp.



I slekt: Fantastiske månebilder fra NASAs Lunar Reconnaissance Orbiter

Her kommer solen

Foruten lys, sender solen vår stadig ut en jevn støvregn av høyenergipartikler, samlet kjent som sol-vind . Solvinden består hovedsakelig av elektroner og protoner, men en og annen tung kjerne glir også ut av solens gravitasjonsfavn.

Solvinden strømmer gjennom hele solsystemet, men svært få av disse partiklene når overflaten av jorden, hvor vi lettere kan studere dem. Det er på grunn av vårt magnetfelt - som gjør en fantastisk jobb med å omdirigere banen til de ladede partiklene, og tvinge dem til å følge bestemte ruter rundt planeten vår - og atmosfæren vår, som absorberer hoveddelen av solvinden i form av vår vakre aurora lys viser.



Månen har ingen av disse egenskapene. Det har det i hvert fall ikke gjort de siste 4,5 milliarder årene: Da månen smeltet, kan det ha hatt et midlertidig magnetfelt, men det er i en fjern fortid. I alle disse milliardene år har månen jevnt og trutt suget opp solvindpartikler og absorbert dem i regolitten.

I møte med det nonstop -angrepet har regolitten endret seg. Høyenergipartiklene kan ha forstyrret den kjemiske sammensetningen av månens overflate. Elementer som kalium, som bør finnes i overflod, ser ut til å ha blitt omgjort til andre elementer, som deretter fløt bort.

Månestøvet har også blitt solbrent: Selv om hver enkelt partikkel er super -liten, har månen ingen atmosfære og så ingen erosjon, slik at det samme smusset står overfor solen igjen og igjen. Hver lille solpartikkel river et mikroskopisk hull i smusset, så ved å studere strukturen til regolitten kan vi se en oversikt over solens gjenskinn.



Noen ganger blusser solen opp og sender ut et ekstremt utbrudd av høyenergipartikler-langt over den vanlige dusjen i solvinden. Månen har måttet møte disse utbruddene igjen og igjen i milliarder av år. Jo høyere energi hendelsen er, desto dypere kan solvindpartiklene bygge inn i regolitten. Så graving vil fortelle oss når solen kastet raserianfall i fortiden.

Galaktiske fingeravtrykk

Solen er ikke den eneste kilden til bittesmå høyenergipartikler som svømmer gjennom solsystemet, men partikler kommer fra andre sider enn systemet vårt får et annet navn: kosmiske stråler . De er ikke stråler i det hele tatt, men en blanding av protoner og tyngre kjerner som kommer inn fra alle retninger, vanligvis med mer energi enn solvinden - de klarte tross alt å krysse de interstellare kløftene, noe som ikke er noen bragd.

Kosmiske stråler kommer fra en rekke superkraftige prosesser i galaksen, særlig de beryktede supernovaeksplosjonene som markerer de endelige dødsfallene til massive stjerner. Disse titaniske utbruddene kan overskinne hele galakser og frigjøre en virkelig uhellig flom av kosmiske stråler.

Heldigvis er vi ikke i nærheten av et supernova-arrangement som snart skal bli; selv kandidater som den røde giganten Betelgeuse er for langt unna til å skade oss. Men det har ikke alltid vært tilfelle. På grunn av vår bane rundt sentrum av Melkeveien, passerer solsystemet gjennom en galaktisk spiralarm hvert 180 til 440 millioner år. (Den store usikkerheten er fra våre vanskeligheter med å måle rotasjonshastigheten til armene selv.)

Spiralarmene er steder med intens stjernedannelse inne i galakser. Det er derfor spiralarmene skiller seg så mye ut når vi ser på fjerne galakser: de er hjemsted for massive, lyse, blå stjerner. Men massive, lyse, blå stjerner lever ikke veldig lenge, og når de dør har de en tendens til å gå opp i et supernova -blits.

Så de siste milliardene årene har vårt solsystem sannsynligvis kommet i nærheten av mer enn noen få ekle supernova -overraskelser. De kosmiske strålene som ble frigitt av disse eksplosjonene, ville bare bli oppslukt av Jordens atmosfære , og hvis noen kom seg opp til overflaten og implanterte seg i planetens skorpe, ville erosjon og tektonisk aktivitet til slutt slette ethvert minne om ulykken.

Men månen husker. Kosmiske stråler med høy energi kan etterlate små spor i månens regolitt som kan sees under et mikroskop. De kosmiske strålene kan også forandre molekylets sammensetning av regolitten, knuse kjerner og transformere dem. Og til slutt kan de kosmiske strålene bare ... sitte der, stille, låst i måneskittet etter deres eksplosive fødsel og lange reise.

Graver opp små fossiler

Mennesker har samlet måneprøver før: NASAs seks landede Apollo -oppdrag på 1960- og 70 -tallet brakte tilbake suvenirer, og Kinas Chang'e 5 -lander bar hjem de første friske månesteinene i flere tiår tidligere denne måneden.

Men det er ikke nok å sette sammen det store bildet historien forskere leter etter. I følge et papir lagt ut på forhåndstrykkserveren arXiv i november trenger vi mer månestein. Vi må grave ned minst en meter og samle prøver fra så mange steder som mulig, for å kunne bruke månen på en pålitelig måte som journalfører for disse sol- og galaktiske hendelsene.

Det er bra at NASA og andre romfartsorganisasjoner ønsker å bygge langsiktige habitater på månen-vi trenger disse fasilitetene for å begynne å studere måneskitt mer detaljert og låse opp historien til vårt solsystem og vår passasje gjennom galaksen.

Følg oss på Twitter @Spacedotcom og på Facebook.