Az emberes holdutazások tudományos eredményei

Bár emberi teljesítményként értékelhető legmagasabbra a holdutazás, számos tudományos eredmény és felismerés kapcsolódik hozzá. Az alábbiakban ezeket vesszük sorra, és áttekintjük, hol segítettek az Apollo-expedíciók kísérőnk jobb megismerésében.

Kőzetminta a holdi felföldek anyagából (NASA)

Ásvány- és kőzettani vizsgálatok: Az Apollo-expedíciók során összesen 382 kg holdkőzetet hoztak a Földre, amelyeknek egy nagyon kis része Magyarországon van, és az ELTE Planetológiai Műhely munkatársai használják részben kutatási, főleg oktatási célra. A kőzetminták elemzése alapján, elsősorban a NASA kutatóintézeteiben az alábbi felismerések születtek:

• Sikerült megállapítani, hogy a Holdon a felföldeknek nevezett kiemelkedő, kráterezett vidékek kora 4,6 milliárd év körüli, míg a sötét bazaltos síkságokon főleg 3,2 milliárd év körüli kőzetek jellemzőek.
• Azonosítottak úgynevezett KREEP bazaltokat, amelyek a Hold igen korai vulkáni időszakáról árulkodnak. Ezek, valamint a felföldek anortozitos kőzetmintái együtt vezettek azon elgondolás kialakulásához, amely szerint a Hold felszíne alatt egykor globális olvadt magmaóceán volt.
• A holdfelszíni kőzetek a becsapódások töredező hatásának nyomait mutatják. Ez volt az első közvetlen bizonyítéka a kozmikus eróziónak, ami azt bizonyítja, hogy a becsapódások miatt a légkör nélküli égitestek felszínét törmeléktakaró borítja.
• A kőzetek összetételének vizsgálata alátámasztotta, hogy a Holdat kialakító anyag a Föld külső rétegéről robbant le, feltehetőleg egy ősi, hatalmas becsapódás keretében.
• A vizsgálatok rámutattak, hogy a Hold igen száraz égitest, a felszíni kőzetei alig tartalmaznak H₂O molekulákat. (Nemrég újabb vizsgálatok alapján kiderült, hogy vízben mégsem teljesen szegény kísérőnk anyaga.)

A híres "narancstalajnak" nevezett anyag lelőhelye (balra), és a hirtelen olvadással, majd gyors megdermedéssel keletkezett narancsos árnyalatú szemcsék mikroszkopikus felvétele (jobbra) (NASA, ELTE)

A napszél, tehát a Napból kiáramló töltött részecskék együttese alacsony, Föld körüli pályáról nem vizsgálható, a Holdról azonban jól elemezhető. Legfontosabb megállapítások a napszéllel kapcsolatban:

• Aldrin a napszelet mintázó fóliával
  Sikerült a felszínen hagyott napszélmérő berendezések segítségével megállapítani, hogy amikor a Hold bolygónk mágneses terén kívül tartózkodik (ez pályájának legalább kétharmadára jellemző), a napszélben köbcentiméterenként 10-20 proton érkezik, amelyek 400 és 650 kilométer/másodperc közötti sebességgel áramlanak. Ilyen részecskék nem figyelhetők meg, amikor a Hold keringésenként 4-5 napig a Föld magnetoszférájának belső részében tartózkodik.
• Az Apollo-11, -12, -14, -15 és -16 egy-egy alumínium fóliát hagyott a felszínen, amelyben a küldetések alatt (maximum 45 órán keresztül) halmozódtak a napszél részecskéi. A fóliát a Földön elemezve a napszélben lévő He³, He⁴, Ne²⁰, Ne²¹, Ne²² és Ar³⁶ izotópok arányát vizsgálták. A becsapódó részecskék aránya, és így a napszél összetétele enyhén változott a küldetések során, a napszél intenzitásának módosulásá párhuzamosan.

A Holdon időnként rengések lépnek fel, amelyeket a felszínen hagyott szeizmométerekkel az expedíciók után sokáig vizsgáltak. Legfontosabb megállapítások a holdrengésekről:

• Holdrengésjelzők (Apolló-16)
  A rengések alapján sikerült lehatárolni kísérőnk átlagosan 60-70 kilométer vastag kérgét, az ez alatt lévő köpenyét, és durván behatárolták apró fémes magját. A rengések elemzése alapján mintegy 1700 meteorit becsapódását észlelték, ahol a testek tömege 0,5 és 5000 kilogramm között lehetett.
• A rengések két nagy csoportját sikerült elkülöníteni: a felszínhez közeli forrásúakat, amelyek a holdi napszak szerint jelentkeznek, és azokat feltehetőleg a besugárzással kapcsolatos hőtágulásos és -zsugorodásos jelenségek váltják ki.  A másik csoportot a mélyfészkű rengések alkotják, amelyek 800-1000 kilométere mélységben pattannak ki, és a Föld-Hold között ébredő árapályhatásnak megfelelő periódussal jelentkeznek.
• A holdrengések igen gyengék, nem haladják meg a Richter-skála szerinti 2-es fokozatot. A jelentkezésükkor felszabaduló energia közel 10 milliószor kisebb a mi bolygónkon megfigyelhető tipikus rengésekénél.
• A Hold fejlődéstörténete alatt, főleg az intenzív kezdeti becsapódások során keletkezett összetört, durva felszínközeli réteg (megaregolit) közel 20 kilométeres mélységig terjed. (A törmeléktakaró a felszíni holdportól lefelé haladva egyre durvább testekből áll, végül hatalmas, kilométeres törésekkel harántolt tömbök azonosíthatók benne.) A rengéshullámok a Holdban jobban tompultak, mint a Föld belsejében, amely arra utal, hogy a Hold anyaga vízmolekulákban szegényebb a Földénél.
• A belső szerkezettel kapcsolatos, a fenti adatok segítségével pontosított modellek kimutatták, hogy a Hold belsejében a hőmérséklet legalább 500 kilométeres mélységig nem haladja meg az 1000 Celsius-fokot, és a kőzetek részleges olvadása csak mintegy 800-1000 kilométernél mélyebben lehetséges.
• Aktív szeizmikus kísérletek keretében, apró piropatronok robbantásával a felső egy kilométer vastag réteget vizsgálták, és megállapították, hogy a P-típusú rengéshullámok terjedési sebessége 0,1 és 0,3 kilométer/másodperc közötti, ami kisebb a földi kőzetekben mérhetőnél. A különbséget a holdi regolit töredezett szerkezete okozhatja.

 

 

Az Apolló-15 leszállása (NASA)