Mänskligheten har upprätthållit en bestående fascination för månen. Det var dock inte förrän på Galileos tid som vetenskapsmän verkligen började studera det. Under loppet av nästan fem århundraden lade forskare fram många, mycket omdiskuterade teorier om hur månen bildades. Nu kastar geokemister, kosmokemister och petrologer vid ETH Zürich nytt ljus över månens ursprungsberättelse.

I en studie som just publicerats i tidskriften Science Advances , rapporterar forskargruppen fynd som visar att månen ärvde de inhemska ädelgaserna helium och neon från jordens mantel. Upptäckten lägger till de redan starka begränsningarna för den för närvarande gynnade jättenedslagsteorin som antar att månen bildades av en massiv kollision mellan jorden och en annan himlakropp.

Meteoriter från månen till Antarktis

Under sin doktorandforskning vid ETH Zürich analyserade Patrizia Will sex prover av månmeteoriter från en antarktisk samling, erhållen från NASA. Meteoriterna består av basaltsten som bildades när magma vällde upp från månens inre och svalnade snabbt. De förblev täckta av ytterligare basaltlager efter bildandet, vilket skyddade berget från kosmiska strålar och i synnerhet solvinden. Kylningsprocessen resulterade i bildandet av månglaspartiklar bland de andra mineraler som finns i magma. Will och teamet upptäckte att glaspartiklarna behåller de kemiska fingeravtrycken (isotopiska signaturerna) av solgaserna:helium och neon från månens inre. Deras fynd stöder starkt att månen ärvde ädelgaser från jorden. "Att hitta solgaser, för första gången, i basaltmaterial från månen som inte är relaterade till någon exponering på månens yta var ett så spännande resultat", säger Will.

Utan skyddet av en atmosfär stör asteroider hela tiden månens yta. Det krävdes sannolikt en högenergistöt för att kasta ut meteoriterna från lavaflödets mittlager som liknar de stora slätterna som kallas Lunar Mare. Så småningom tog sig stenfragmenten till jorden i form av meteoriter. Många av dessa meteoritprover plockas upp i Nordafrikas öknar eller i, i det här fallet, den "kalla öknen" på Antarktis där de är lättare att upptäcka i landskapet.

Grateful Dead-texter inspirerar labbinstrument

I Noble Gas Laboratory vid ETH Zürich finns en toppmodern ädelgasmasspektrometer med namnet "Tom Dooley" – omsjungen i Grateful Dead-låten med samma namn. Instrumentet fick sitt namn när tidigare forskare vid ett tillfälle hängde upp den mycket känsliga utrustningen från taket i labbet för att undvika störningar från vardagens vibrationer. Med hjälp av Tom Dooley-instrumentet kunde forskargruppen mäta submillimeterglaspartiklar från meteoriterna och utesluta solvinden som källan till de upptäckta gaserna. Helium och neon som de upptäckte fanns i mycket högre överflöd än förväntat.

Tom Dooley är så känslig att den i själva verket är det enda instrumentet i världen som kan detektera så minimala koncentrationer av helium och neon. Den användes för att detektera dessa ädelgaser i kornen av den 7 miljarder år gamla Murchison-meteoriten – den äldsta kända fasta substansen hittills.

Söker efter livets ursprung

Att veta var man ska titta in i NASA:s stora samling av cirka 70 000 godkända meteoriter är ett stort steg framåt. "Jag är starkt övertygad om att det kommer att bli en kapplöpning för att studera tunga ädelgaser och isotoper i meteoritiska material", säger ETH Zürich professor Henner Busemann, expert inom området utomjordisk ädelgas geokemi. Han räknar med att forskare kommer att söka efter ädelgaser som xenon och krypton, som är svårare att identifiera. De kommer också att söka efter andra flyktiga grundämnen som väte eller halogener i månens meteoriter.

Busemann säger:"Även om sådana gaser inte är nödvändiga för livet, skulle det vara intressant att veta hur några av dessa ädelgaser överlevde månens brutala och våldsamma bildning. Sådan kunskap kan hjälpa forskare inom geokemi och geofysik att skapa nya modeller som visar mer allmänt hur sådana mest flyktiga element kan överleva planetbildning, i vårt solsystem och bortom." + Utforska vidare

Marsmeteorit stör planetbildningsteorin