En månsond som lanserades av den kinesiska rymdorganisationen tog nyligen tillbaka de första färska proverna av sten och skräp från månen på mer än 40 år. Nu har ett internationellt team av forskare – inklusive en expert från Washington University i St. Louis – bestämt åldern på dessa månstenar till nära 1,97 miljarder år gamla.

"Det är det perfekta urvalet för att stänga ett gap på två miljarder år, sa Brad Jolliff, Scott Rudolph professor i jord- och planetvetenskap inom konst och vetenskap och chef för universitetets McDonnell Center for the Space Sciences. Jolliff är en USA-baserad medförfattare till en analys av nymånens stenar ledd av den kinesiska akademin för geologiska vetenskaper, publicerad 7 oktober i tidskriften Vetenskap .

Åldersbestämningen är bland de första vetenskapliga resultaten som rapporterats från det framgångsrika Chang'e-5-uppdraget, som designades för att samla in och återvända till jorden stenar från några av de yngsta vulkaniska ytorna på månen.

"Självklart, "ung" är relativt, " Sa Jolliff. "Alla vulkaniska stenar som samlades in av Apollo var äldre än 3 miljarder år. Och alla de unga nedslagskratrarna vars ålder har bestämts från analys av prover är yngre än 1 miljard år. Så Chang'e-5-proverna fyller en kritisk lucka."

Klyftan som Jolliff refererar till är viktig inte bara för att studera månen, men också för att studera andra steniga planeter i solsystemet.

Som en planetarisk kropp, månen själv är cirka 4,5 miljarder år gammal, nästan lika gammal som jorden. Men till skillnad från jorden, månen har inte de erosiva eller bergsbyggande processerna som tenderar att radera ut kratrar under åren. Forskare har utnyttjat månens bestående kratrar för att utveckla metoder för att uppskatta åldrarna för olika regioner på dess yta, delvis baserat på hur kratrar området ser ut att vara.

Denna studie visar att månstenarna som returneras av Chang'e-5 bara är cirka 2 miljarder år gamla. Att veta åldern på dessa stenar med säkerhet, forskare kan nu mer exakt kalibrera sina viktiga kronologiverktyg, sa Jolliff.

"Planetforskare vet att ju fler kratrar på en yta, ju äldre den är; ju färre kratrar, ju yngre ytan. Det är en trevlig relativ beslutsamhet, " Sa Jolliff. "Men för att sätta absoluta åldersdatum på det, man måste ha prover från de ytorna."

"Apollo-proverna gav oss ett antal ytor som vi kunde datera och korrelera med kraterdensiteter, " Jolliff förklarade. "Denna krateringskronologi har utökats till andra planeter - till exempel, för Merkurius och Mars - att säga att ytor med en viss täthet av kratrar har en viss ålder."

"I den här studien, vi fick en mycket exakt ålder på ungefär 2 miljarder år, plus eller minus 50 miljoner år, " Sa Jolliff. "Det är ett fenomenalt resultat. När det gäller planettiden, det är en mycket exakt bestämning. Och det är tillräckligt bra för att skilja mellan de olika formuleringarna av kronologin."

Andra intressanta fynd från studien relaterar till sammansättningen av basalter i de returnerade proverna och vad det betyder för månens vulkaniska historia, Jolliff noterade.

Resultaten som presenteras i Vetenskap papper är bara toppen av isberget, så att säga. Jolliff och kollegor sållar nu igenom regolitproverna efter nycklar till andra viktiga månvetenskapliga frågor, som att hitta bitar som kastats in på Chang'e 5-insamlingsplatsen från fjärran, unga nedslagskratrar som Aristarchus, för att eventuellt bestämma åldern på dessa små stenar och arten av materialen vid de andra nedslagsplatserna.

Jolliff har arbetat med forskarna vid Sensitive High Resolution Ion MicroProbe (SHRIMP) Center i Peking som ledde denna studie, inklusive studiemedförfattare Dunyi Liu, i över 15 år. Denna långsiktiga relation är möjlig genom ett speciellt samarbetsavtal som inkluderar Washington University och dess institution för jord- och planetvetenskap, och Shandong University i Weihai, Kina, med stöd från Washington Universitys McDonnell Center for the Space Sciences.

"Laboratoriet i Peking där de nya analyserna gjordes är bland de bästa i världen, och de gjorde ett fenomenalt jobb med att karakterisera och analysera de vulkaniska stenproverna, sa Jolliff.

"Konsortiet inkluderar medlemmar från Kina, Australien, USA., Storbritannien och Sverige, " Jolliff fortsatte. "Detta är vetenskap gjord på det ideala sättet:ett internationellt samarbete, med gratis delning av data och kunskap – och allt gjort på ett så kollegialt sätt som möjligt. Detta är vetenskapens diplomati."

Jolliff är specialist på mineralogi och tillhandahöll sin expertis för denna studie av Chang'e-5-proverna. Hans personliga forskningsbakgrund är fokuserad på månen och Mars, materialen som utgör deras ytor och vad de berättar om planeternas historia.

As a member of the Lunar Reconnaissance Orbiter Camera science team and leader of the Washington University team in support of NASA's Apollo Next Generation Sample Analysis (ANGSA) program, Jolliff investigates the surface of the moon, relating what can be seen from orbit to what is known about the moon through the study of lunar meteorites and Apollo samples—and now, from Chang'e-5 samples.