Et nytt mineral fra Månen - finnes også dypt nede i Jorda

Med bidrag fra Naturhistorisk museum og Senter for Jordas utvikling og dynamikk ved Universitetet i Oslo, har en gruppe europeiske forskere funnet og karakterisert et nytt mineral i Måne-meteoritten Oued Awlitis 001. Mineralet, som har fått navnet donwilhelmsitt, finnes også i små mengder i Jordas mantel, mellom 460 og 700 kilometer under overflaten.

Meteoritten Oued Awlitis 001, der høytrykks-mineralet donwilhelmsitt ble funnet, stammer trolig fra de lyse høylandsområdene på Månens bakside. Figuren viser en del av Oued Awlitis 001, nål-formete donwilhelmsitt-krystaller og et kart som viser Månens skorpetykkelse og topografi. Høylandsområdene med tykk skorpe, vist ved oransje og røde farger på kartet, domineres av bergarten anortositt med feltspat-typen plagioklas som hovedmineral. Det høye trykket på 16-27 gigapascal (0.16-0.27 millioner ganger atmosfære-trykket ved Jordoverflaten), som er nøvendig for å danne donwilhelmsitt, ble til ved et kollisjons-sjokk fra en asteroide som traff Månen. Donwilhelmsitt, med kjemisk formel CaAl4Si2O11, krystalliserte fra sjokk-smeltet plagioklas med en sammensetning nær CaAl2Si2O8. De nål-formete krystallene som er vist øverst til høyre i figuren (BSE: back-scattered electrons, tilbake-spredte elektroner) tyder på bråkjøling og meget rask krystallisering.

Bildet kan inneholde: fargerikhet, stein, verden, geologi, aqua.

Sjokksmelte-dannelsen av donwilhelmsitt i kildeområdet for Oued Awlitis 001 skjedde sent i Månens historie. Meteoritt-materialet ble kastet ut fra et dyp på minst 4 meter under overflaten for bare ca. 300 000 år siden. Noe av dette materialet unnslapp Månens tyngdefelt, havnet i ustabile baner rundt Jorda, og falt til slutt ned på Jordoverflaten. Innholdet av kosmogene nuklider (atomkjernetyper som dannes ved bestråling i rommet) gir begrensningene på dypet på minst 4 meter og den korte tiden som er gått siden utkastelsen fra Månen. Mineralene og strukturene i meteoritten tyder også på at kildeområdet på Månens bakside gjennomgikk en eller flere større asteroide-kollisjoner tidlig i Månens historie.

Dypt nede i Jorda opptrer donwilhelmsitt i tidligere avsetningsbergarter øverst i havbunnsskorpen som synker nedover i mantelen under subduksjonssoner. Slike soner, som omkranser Stillehavet og dessuten opptrer hovedsakelig under Indonesia og Middelhavsområdet, dannes der tunge havbunnsplater synker i møte med andre lettere havbunnsplater eller kontinentplater. I havbunns-avsetninger med terrigen (= "fra land") eller pelagisk (= "i hav") opprinnelse vil donwilhelmsitt dannes ved et dyp på ca. 460 km. Da frigjøres Ca, Al og Si til donwilhelmsitt fra mineralene kyanitt og klinopyroksen. Dermed får avsetnings-bergartene økt tetthet som gir litt ekstra drivkraft til de kalde og synkende havbunnsplatene gjennom mantelens overgangssone (dybde-intervallet fra 410 til 660 km) og den øverste delen av den nedre mantelen. Ved dyp som overstiger 700 km brytes donwilhelmsitt gradvis ned til Ca-perovskitt (CaSiO3- perovskitt) og et aluminium-rikt mineral med kalsiumferitt-struktur.

Fordi innholdet av donwilhelmsitt i avsetnings-bergartene er kun 7-10 volum%, vil mineralets tetthetsbidrag til de synkende havbunnsplatene være ganske lite. Mineralets høye tetthet vil trolig hindre eller begrense en mulig avskrelling av havbunns-sedimentene fra den øvre delen av havbunnsplatene mens disse synker nedover fra de svake bergartene i overgangssonen til de stive bergartene i den nedre mantelen. Tredimensjonal avbildning av Jordas indre basert på jordskjelvbølger tyder på at subduserte havbunnsplater synker helt ned til kjerne-mantel-grensen. Kjemien av basaltiske lavaer på vulkanøyer som Island, Azorene, Hawaii, Galapagos, Samoa og Reunion viser også et betydelig innslag av resirkulert og delvis oppsmeltet havbunnskorpe, inkludert sedimentære havbunns-avsetninger av terrigen og pelagisk opprinnelse. Høye og varierende modellaldre basert på isotopsammensetningen til bly i slike lava-bergarter tyder på at det resirkulerte materialet har tilbrakt inntil 2600 millioner år i den nedre mantelen.

De fleste store vulkanøyer bygges opp av vulkanisme ved toppen av oppstigende søylestrømmer som bringer varme, men faste, mantel-bergarter opp fra området like over kjerne-mantel-grensen. Vulkanismen skyldes at disse bergartene gjennomgår delvis oppsmelting i de øvre 100-200 km under overflaten. Dypere ned i de samme søylestrømmene, ved ca. 460 km dyp, vil trolig nedbrytingen av donwilhelmsitt i resirkulerte sedimentære avsetninger ledsages av en liten smeltefraksjon (< 1-2%) som kan bidra til den kjemiske variasjonen i alkaline basalter og kimberlitter.

Oued Awlitis 001 ble funnet i Vest-Sahara i 2014. Den delen som ble studert av de europeiske forskerne ble anskaffet av Naturhistorisk museum i Wien ved folkefinansiering organisert av Ludovic Ferrière kombinert med støtte fra The Barringer Crater Company. Det nye mineralet downwilhelmsitt er oppkalt etter Don Edward Wilhelms, en tidligere United States Geological Survey geolog som bidro til kartlegging av Månen og opplæring av Apollo-astronautene.

Publisert 14. des. 2020 07:58 - Sist endret 7. jan. 2021 11:25