Lunarni uzorci ključna su poveznica između orbitalnih snimanja i stvarnih mjerenja na terenu. Dosadašnje misije koje su vraćale uzorke, od Apolla i Lune do kineske Chang’e-5, donijele su na Zemlju oko 383 kilograma regolita i stijena s bliže strane Mjeseca.
Zahvaljujući tim uzorcima rekonstruirani su procesi geološke evolucije i fizikalna svojstva površinskog sloja. No činjenica da nikada nije prikupljen materijal s udaljene strane ograničavala je razumijevanje njezina posebnog sastava i povijesti.
Upravo zato je 25. lipnja 2024. označio veliki iskorak. Toga dana Chang’e-6 je uspješno vratila 1 935,3 grama regolita prikupljenog u bazenu South Pole–Aitken, najvećoj, najdubljoj i najstarijoj udarnoj strukturi na udaljenoj strani Mjeseca. Riječ je o prvom materijalu iz tog golemog bazena koji je stigao u laboratorij.
Prema riječima Hu Haaoa, glavnog dizajnera misije, uzorci su odmah odavali drugačije ponašanje. Opisao ih je kao “malo viskoznije i nešto grudastije” u odnosu na finiji i mnogo rahliji materijal koji je prikupila Chang’e-5 na bližoj strani.
Eksperimenti potvrđuju visoku koheziju
Kako bi precizno odredili koliko se ti uzorci doista razlikuju od onih s bliže strane, tim prof. Qi Shengwena s Instituta za geologiju i geofiziku Kineske akademije znanosti proveo je mjerenja kuta nasipavanja, parametra koji pokazuje koliko se zrnasti materijal lako rasipa. U eksperimentima su koristili fiksni lijevak i rotirajući bubanj, standardne metode za procjenu protočnosti i kohezije sitnih čestica.
Rezultati su bili jasni. Regolit s udaljene strane pokazao je znatno veći kut nasipavanja od uzoraka sa Zemlji okrenute strane Mjeseca. Ponašao se poput kohezivnog materijala, dakle zrna su se međusobno jače držala i slabije rasipala.
Dodatne analize isključile su magnetske učinke i procese cementiranja. Uzorci sadrže tek tragove magnetskih minerala, a glineni minerali potpuno nedostaju. Povećana kohezija zato se pripisuje međučestičnim silama trenja, van der Waalsovim privlačnim silama i elektrostatskim interakcijama. Uloga trenja povezana je s hrapavošću zrna, dok van der Waalsove i elektrostatske sile postaju izraženije što je zrno sitnije.
Kada su analizirali raspodjelu veličina zrna pomoću parametra D60, koji označuje promjer čestica ispod kojeg se nalazi 60 posto uzorka, istraživači su uočili da se prijelaz u kohezivno ponašanje javlja oko granice od 100 mikrometara. Čestice sitnije od toga, iako nisu glineni minerali, počinju pokazivati karakteristike materijala koji se međusobno povezuje i slabije rasipa.
Sitnije, nepravilnije i mineralno drugačije
Visokorezolucijska CT analiza pokazala je da uzorci Chang’e-6 imaju D60 od svega 48,4 mikrometra. Riječ je o materijalu znatno finijem od regolita s bliže strane Mjeseca, ali i primjetno nepravilnijeg oblika, s vrlo niskom sferičnošću zrna.
“To je neuobičajeno”, napominje prof. Qi. “Sitnije čestice u pravilu su pravilnije. Ovdje, unatoč maloj granulaciji, vidimo znatno složenije oblike zrna.”
Prema istraživačima, ovakva tekstura ima dva glavna uzroka. Prvi je povećan udio feldspata, oko 32,6 posto, minerala koji se lako lomi u sitne, nepravilne fragmente. Drugi je jače i dugotrajnije izlaganje procesima svemirskog trošenja na udaljenoj strani Mjeseca. Zajedno, te osobine pojačavaju međučestične sile i objašnjavaju visoku koheziju uočenu u eksperimentima.
Studija tako donosi prvo cjelovito objašnjenje kohezivnog ponašanja regolita s udaljene strane iz perspektive mehanike zrnastih materijala. Time otvara put dubljem razumijevanju fizikalnih svojstava tamošnjeg tla i preciznijem modeliranju procesa koji postupno oblikuju Mjesečevu površinu.
Ivan je novinar i autor koji piše o znanosti, svemiru i povijesti. Gostuje kao stručni sugovornik na Science Discovery i History Channelu te piše za Večernji list. Osnivač je Kozmos.hr, prvog hrvatskog portala posvećenog popularizaciji znanosti.
