Indiens Chandrayaan-3-uppdrag har gett de första mätningarna av jordens sammansättning nära månens sydpol 1. Mineralerna som hittats ger ytterligare bevis för att månens yta var helt smält kort efter att månen bildades.

De Chandrayaan-3 Vikram lander landade på ytan den 23 augusti 2023. Han satte in en rover som heter Pragyan, som samlade in data från temperaturer till seismologiska mätningar under 10 dagar.

Pragyan studerade också regolitens kemiska sammansättning: det fina materialet som täcker mycket av månens yta. Rovern stannade 23 gånger och använde ett instrument som kallas en Alpha Particle X-ray Spectrometer (APXS).

Santosh Vadawale, en röntgenastronom vid Physical Research Laboratory i Ahmedabad, Indien, och hans kollegor analyserade strålningsdata som samlats in av APXS och använde denna information för att identifiera elementen i regoliten och deras relativa mängder, vilket i sin tur avslöjade mineralsammansättningen i jorden. Teamet fann att alla 23 prover huvudsakligen bestod av ferroanortosit, ett vanligt mineral på månen. Resultaten offentliggjordes idagNaturpubliceras.

"Det är ungefär vad vi förväntade oss baserat på orbitaldata, men det är alltid bra att få den verkliga sanningen", säger Lindy Elkins-Tanton, en planetforskare vid Arizona State University i Tempe.

Tidigare landare uppnådde liknande resultat. Proverna av Chandrayaan-3 är dock först från det subpolära området: tidigare landare besökte ekvatorial- och mittlatitudinella zoner. Tillsammans antyder detta att regolitens sammansättning är enhetlig över hela månytan.

Vadawale säger att detta är en direkt bekräftelse på att månytan var ett smält magmahav omedelbart efter att det bildades. Månmagmahavsteorin föreslogs först av två oberoende grupper 1970 efter att ha analyserat stenar som samlats in från Apollo 11-landningen 1969.

Månens ursprung

Den bästa modellen för månens ursprung tyder på att den nybildade jorden träffades av en stor stötanordning kallad Theia, som förångade planetens yta och kastade ut en stor mängd material i omloppsbana. Det spridda materialet klumpade sig snabbt ihop och bildade månen. Denna effektteori förklarar varför månstenar har en isotopsammansättning som liknar den på jorden.

Materialet som bildade månen hade mycket energi som behövde skingras. Detta flydde i form av värme och smälte ytan av den unga månen till ett hav av magma. Täta maffiska stenar rika på metaller som magnesium sjönk in i månens inre. Lättare stenar, inklusive anortosit, flöt uppåt och bildade högland som liknade de som besöktes av Chandrayaan-3.

"Det stöder ytterligare månmagmahavets hypotes", säger Mahesh Anand, en planetforskare vid Open University i Milton Keynes, Storbritannien.

Vadawale och hans kollegor fann att deras prover innehöll förhöjda mängder magnesium jämfört med nivåerna av kalcium. Detta tyder på att djupare maffiska material blandades in i regoliten.

Forskarna tillskriver detta till händelserna som bildade en enorm nedslagskrater som kallas South Pole-Aitken Basin, vars kant ligger 350 kilometer från landningsplatsen Chandrayaan-3. "När du skapar en så stor nedslagskrater, är det meningen att den ska gräva ut några djupare material," säger Vadawale, eftersom stötkroppen tränger djupt in i skorpan. Detta djupare, magnesiumrika material skulle ha fördelats över ett stort område, vilket något förändrat sammansättningen av regoliten som Pragyan studerade.

Ett problem med denna idé är dock att Sydpolen-Aitken-bassängen verkar domineras av ett mineral som kallas pyroxen, vilket inte riktigt passar med Pragyans data, säger Anand. Förtydligande kommer sannolikt att kräva att prover returneras till jorden, säger han.

Nästa Chandrayaan-uppdrag, som är i tidiga utvecklingsstadier, har för avsikt att göra just det.

"För mig är det här en berättelse om Framgång för indiskt rymdprogram säger Elkins-Tanton.