Eerste bodemstudie van de landingsplaats van de Chandrayaan-3 Rover in het Zuidpoolgebied van de maan   

Het APXC-instrument aan boord van de maanrover van ISRO's Chandrayaan-3-maanmissie voerde in-situ spectroscopisch onderzoek uit om de overvloed aan elementen in de grond rond de landingsplaats in het zuidpoolgebied van de maan vast te stellen. Dit was de eerste in-situ studie van de elementaire samenstelling in de maanbodem in het zuidpoolgebied (eerdere studies hadden de bodemsamenstelling in gebieden rond de evenaar tot middenbreedte geanalyseerd). De bevindingen toonden uniformiteit in de samenstelling van de maangrond aan. Ferroan Anorthosite (FAN) gesteente, rijk aan plagioklaasmineraal, was overwegend aanwezig. Dit is een product van kristallisatie van maanmagma-oceaan (LMO). Er werd ook een overvloed aan magnesiumrijke mineralen gedetecteerd, wat duidt op een bijdrage van de diepere laag van de maan. Over het geheel genomen ondersteunt deze studie de Lunar Magma Ocean (LMO)-hypothese van de evolutie van de maan.  

ISRO's maanmissie Chandrayaan-3 demonstreerde het vermogen tot zachte landing van de maan op 23 augustus 2023 toen de lander neerdaalde op het maanoppervlak nabij de zuidpool op 69.37 graden zuiderbreedte en 32.35 graden oosterlengte (later Shiv Shakti-punt genoemd).  

De ingezette rover verkende het nabijgelegen gebied gedurende de komende tien dagen op ongeveer 103 meter hoogte en voerde in-situ experimenten uit met behulp van het Alpha Particle X-ray Spectrometer (APXS)-instrument aan boord van de rover.  

De missie mat de samenstelling van elementen in de bodem van de maan op de locaties van de stops van de rover door het APXS-instrument dicht bij het oppervlak in te zetten voor metingen en het onderweg op te bergen. Röntgenfluorescentiespectroscopie en deeltjesgeïnduceerde röntgenemissietechnieken werden gebruikt om verschillende belangrijke en minder belangrijke elementen in de maanbodem te detecteren en te kwantificeren, zoals Si, Mg, Al, Fe, Ca, evenals Mn, Cr, Ti, Ni, K, Na en S enz. Door het maanoppervlak te bestralen met zijn Cm-244-bronnen, registreerde APXS karakteristieke röntgenlijnen van alle grote en kleine elementen. De APXS maakte 23 waarnemingen langs het pad van de rover en verkreeg op elke locatie een röntgenspectrum.  

Dit zijn de eerste in situ metingen van de samenstelling van elementen in de maanbodem in de zuidelijke hoge breedtegraden van de maan. Eerdere onderzoeken naar metingen van elementen in de maanbodem zijn uitgevoerd met behulp van monsters verzameld in gebieden rond de evenaar tot de middelste breedtegraden door de missies Apollo, Luna en Chang'e 5, maanmeteorieten van onbekende oorsprong en de in-situ metingen vanaf het midden van de maan. -breedtegraadgebieden door de Chang'e 3- en Chang'e 4-missies.  

Uit de analyse van APXS-gegevens van de 23 metingen op elke locatie in de buurt van de landingsplaats is gebleken dat de elementaire samenstelling uniform is over het gebied dat door de rover wordt verkend. De grond is een mengsel van twee soorten rotsen. Ferroan Anorthosite (FAN) gesteente, rijk aan plagioklaasmineraal, is een product van de kristallisatie van de maanmagma-oceaan (LMO). Het APXS-instrument detecteerde ook een hogere overvloed aan magnesiumrijke mineralen.  

Kennis van de samenstelling van elementen op het maanoppervlak is belangrijk voor het begrijpen van de vorming en evolutie van de maan. Volgens de Lunar Magma Ocean (LMO)-hypothese was de maan in het begin volledig een oceaan van magma. De zwaardere mineralen zonken en vormden de binnenste lagen toen het magma afkoelde. Tegelijkertijd dreven de lichtere mineralen en vormden de buitenste korst van de maan.  

De dominante aanwezigheid van Ferroan Anorthosite (FAN) in de maanbodem in het gebied van de landingsplaats van de rover, wat de belangrijkste bevinding van deze studie is, ondersteunt de hypothese van de Lunar Magma Ocean (LMO). De aanwezigheid van magnesiumrijke mineralen suggereert vermenging met mineralen uit de binnenlaag.  

*** 

Referenties:  

1. Vadawale, SV, Mithun, NPS, Shanmugam, M. et al. Chandrayaan-3 APXS metingen van de elementaire overvloed op hoge maanbreedte. Natuur (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-024-07870-7 

2. ISRO-mediabericht. De door PRL gebouwde APXS op de Pragyan Rover van Chandrayaan-3 voerden de eerste metingen van de elementaire overvloed uit van de maanbodem in het zuidpoolgebied van de maan. Geplaatst op 21 augustus 2024. Beschikbaar op  https://www.isro.gov.in/media_isro/pdf/APXS_CH3.pdf  

***  

Gerelateerde artikelen:  

Lunar Race: de Indiase Chandrayaan 3 bereikt het vermogen om zacht te landen  (23 Augustus 2023) 

ISRO lanceert Chandrayaan-3 maanmissie  (14 juli 2023)  

JAXA (Japan Aerospace Exploration Agency) realiseert mogelijkheden voor zachte landingen op de maan (20 januari 2024) 

‘Gateway’ maanruimtestation van ‘Artemis Mission’: VAE gaat een luchtsluis leveren  (8 januari 2024)  

Lunar Race 2.0: Wat drijft hernieuwde interesse in maanmissies?  (27 Augustus 2023)  

Massale uitstervingen in de geschiedenis van het leven: betekenis van NASA's Artemis Moon and Planetary... (23 augustus 2022)  

Artemis Moon Mission: Op weg naar menselijke bewoning in de diepe ruimte (11 Augustus 2022)  

De atmosfeer van de maan: ionosfeer heeft een hoge plasmadichtheid  (9 Augustus 2022)  

PHILIP: Laser-aangedreven rover om superkoude maankraters voor water te verkennen (18 mei 2020)  

***