Onderzoekers hebben veelbelovende locaties geïdentificeerd waar we mogelijk brokken mantelgesteente kunnen vinden.

Kort nadat ze gevormd werd, was de maan bedekt met een wereldwijde oceaan van gesmolten gesteente (magma). Terwijl de magma-oceaan afkoelde en stolde, vormde dichte mineralen de mantellaag, terwijl minder dichte mineralen aan het oppervlak de korst vormden. Latere bombardementen van planetoïden en kometen sloegen door de korst heen en slingerden stukken mantelgesteente over het maanoppervlak. En mogelijk liggen die nog steeds ergens voor het oprapen, zo vermoeden onderzoekers.

Vragen
Als er daadwerkelijk stukken mantel voor het grijpen liggen, kan dit veel vragen helpen beantwoorden. Men denkt dat de vorming van magma-oceanen en hun evolutie veelvoorkomende processen zijn op rotsachtige planeten en manen in ons hele zonnestelsel en daarbuiten. De maan van de aarde is het meest toegankelijke en goed bewaard gebleven hemellichaam om deze fundamentele processen te bestuderen. “Het meer in detail begrijpen van deze processen zal implicaties hebben voor belangrijke vervolgvragen,” vertelt onderzoeker Daniel Moriarty. “Hoe beïnvloedt deze vroege verwarming de verdeling van water en atmosferische gassen van een planeet? Blijft er water bestaan of is het allemaal weg gekookt? En wat zijn de implicaties voor de vroege bewoonbaarheid en het ontstaan ​​van leven?”

Ingewikkeld
Er is echter nog veel dat wetenschappers niet weten. De details van hoe magma-oceanen evolueren terwijl ze afkoelen en hoe de verschillende mineralen erin kristalliseren zijn bijvoorbeeld nog onzeker. Dit is echter wel van invloed op hoe wetenschappers denken dat mantelgesteenten eruit kunnen zien en waar ze aan het oppervlak te vinden zijn. “Het komt erop neer dat de evolutie van de maanmantel ingewikkelder is dan aanvankelijk werd gedacht,” zegt Moriarty. “Sommig mineralen die vroeg kristalliseren en zonken zijn bijvoorbeeld minder dicht dan mineralen die kristalliseren en pas later zonken. Dit leidt tot een onstabiele situatie met licht materiaal aan de onderkant van de mantel dat een weg naar boven probeert te banen, terwijl zwaarder materiaal dichter bij de bovenkant afdaalt. Het proces is dus niet netjes en geordend, maar verloopt erg rommelig.”

Spannende plekken
In de nieuwe studie hebben onderzoekers de meest recente laboratoriumexperimenten, geofysische en geochemische modellen en analyses van maanmonsters gebruikt om een beter beeld te schetsen van hoe de maanmantel evolueerde terwijl deze afkoelde en stolde. Dit begrip dient vervolgens als een lens om recente waarnemingen van onder andere NASA’s Lunar Reconnaissance Orbiter van het maanoppervlak te interpreteren. Naar aanleiding hiervan hebben onderzoekers een kaart samengesteld met daarop de spannendste plekken op de maan waar mogelijk stukken mantelgesteente blootliggen. “Dit is de meest actuele evaluatie van de evolutie van het binnenste van de maan,” zegt Moriarty. “We hebben nu een nieuw beeld geschetst van de geschiedenis van de mantel en hoe en waar deze op het maanoppervlak te vinden zijn.”

Zuidpool-Aitken-bekken
Waar we als eerste moeten zoeken? In de Zuidpool-Aitken-bekken, zo stellen de onderzoekers. Het Zuidpool-Aitken-bekken is een inslagkrater op de maan. De krater is ongeveer 2500 kilometer in diameter, en 13 kilometer diep. En met deze afmetingen betreft het de op een na grootste bekende inslagkrater in ons zonnestelsel. De krater zou zijn ontstaan toen een enorme planetoïde op de maan klapte. Door de botsing kwam het gesteente dat de mantel van de maan vormt, bloot te liggen. Daarnaast werd een deel van dit mantelgesteente tijdens de inslag weggeslingerd. Kortom: dit is de meest waarschijnlijke plek om brokken mantel te vinden, zo betogen de onderzoekers.

De uitgestrekte Zuidpool-Aitken-bekken gelegen aan de achterkant van de maan. Twee kraters in de noordwestelijke regio van het bekken vertonen een bijzonder hoge thorium-concentratie (rood gekleurd), wat wijst op de aanwezigheid van mantelgesteente dat aan het oppervlak blootligt. Afbeelding: NASA/LRO/Lunar Prospector/D. Moriarty

De studie heeft een kaart opgeleverd die nuttig kan zijn voor toekomstige maanmissies. Zo is het bijvoorbeeld de bedoeling dat er tijdens de aankomende Artemis-missies van NASA maanmonsters verzameld en mee terug naar de aarde genomen zullen worden. Als het lukt om stukjes maanmantel te verzamelen en te analyseren, kunnen deze fragmenten afkomstig uit het diepe binnenste van de maan ons mogelijk meer inzicht geven in hoe de maan, de aarde en vele andere werelden zijn geëvolueerd. “Interessant is dat sommige van deze materialen mogelijk ook te vinden zijn rond voorgestelde landingsplaatsen van de Artemis-missies en maanrover VIPER die de zuidpool van de maan gaat verkennen,” zegt Moriarty. En dus zou het goed kunnen dat we tijdens deze missies op interessante stukjes maanmantel gaan stuiten.