Als Mondgeochemiker wurde ich oft von Leuten angesprochen, die glauben, dass sie eine Probe vom Mond haben. Gemeinsame Geschichten sind (so etwas wie) „Dieser Staub wurde zu meinem verstorbenen Großvater von Astronauten Buzz Lightyear gegeben“ oder „Dieser Stein, den ich in meinem Petunien Topf gefunden sieht aus wie Mondmeteorit QUE 94281 auf Ihrer Website.“ In letzter Zeit haben mir Leute Berichte geschickt, die sie von chemischen Analysen aus Labors oder einer dieser handgehaltenen Röntgenpistolen erhalten haben.“ Also, hier ist, was Sie wissen müssen, um diese Berichte zu interpretieren.

Hauptelemente – In Mondgesteinen und Böden bestehen 99% der Masse aus den folgenden 7 chemischen Elementen.

Sauerstoff (41-45%) | Silizium (Si) | Aluminium (Al) | Calcium (Ca) | Eisen (Fe) | Magnesium (Mg) / Titan (Ti)

Siehe auch Fe/Mn und Ca/Al.

Nebenelemente – Fast alle verbleibenden 1% bestehen aus diesen 4 chemischen Elementen.

Mangan (Mn) | Natrium (Na) | Kalium (K) / Phosphor (P)

Unten sind Diagramme, die ich aus Daten aus Dutzenden von Literaturquellen und meinem eigenen Labor für das, was wir Geochemiker nennen, erstellt habe die „Hauptelemente“ und „Nebenelemente“ in Proben aus diesen 6 Apollo-Missionen und 3 russischen Luna-Missionen, die Proben vom Mond zurückbrachten. Um es einfach zu machen, habe ich mich nur an Bodenproben (Regolith) gehalten. Ich habe auch Daten für die Mondmeteoriten aufgenommen, bei denen es sich um Brekzien handelt, da viele bis die meisten dieser Gesteine aus lithifiziertem Boden bestehen. Die Mondmeteoriten kommen von überall auf dem Mond, während die Apollo- und Luna-Mission alle einen kleinen Teil der nahen Seite haben.

In Gesteinen der Erde und des Mondes ist Sauerstoff das am häufigsten vorkommende chemische Element, 41-45% auf dem Mond. Praktisch niemand misst mehr die Sauerstoffkonzentration in Gesteinen. Wir messen die „Metalle“ wie Eisen und Aluminium.

Terrestrische Geochemiker „drücken“ gerne die gemessene Konzentration von beispielsweise Silizium als Oxid aus.“ Sie messen die Konzentration von Si und geben die Konzentration als SiO2 an. 10,0 % Si sind also 21,4% SiO2. Quarz ist eine Form SiO2, aber Quarz ist selten auf dem Mond. Fast das gesamte Si ist in Silikatmineralien wie Plagioklas, Pyroxen und Olivin enthalten. Ebenso gibt es kein tatsächliches MgO (das Mineral Periklas) auf dem Mond; Magnesium wird hauptsächlich von den Mineralien Pyroxen und Olivin getragen. Wir drücken die Metallkonzentrationen als Oxidkonzentrationen aus, da die Summe von 10 Haupt- und Nebenmetalloxiden oben 100 ± 1% betragen sollte. Wenn nicht, haben wir etwas falsch gemacht (!), da es auf dem Mond keine (= unbedeutende Mengen) Carbonate, Sulfate oder wasserhaltige (wasserführende) Mineralien gibt. Mondmeteoriten enthalten jedoch häufig Karbonate, Sulfate oder wasserhaltige Mineralien als Folge der Verwitterung auf der Erde, nachdem sie gelandet sind.

Für Geochemiker sind die untere und linke Achse der folgenden Diagramme in Gewichtsprozent Oxid. Verwenden Sie für Schrotthändler und Juweliere, die möglicherweise eine Röntgenpistole auf die Einstellung „Metall“ eingestellt haben, die obere und rechte Achse.

Alle Diagramme haben Aluminiumkonzentrationen auf der horizontalen Achse. Ich mache es so, weil Al in Mondproben über einen großen Bereich variiert. (Um Sie noch mehr zu verwirren, habe ich hier an anderer Stelle FeO + MgO auf die horizontale Achse gesetzt, aber das ist in Ordnung, da zwischen Al2O3 und FeO + MgO eine starke Antikorrelation besteht.)

Schließlich stellt in den folgenden Diagrammen jeder Punkt für Apollo 11 und die 3 Luna-Missionen eine chemische Analyse dar. Zum Beispiel repräsentieren fast alle Apollo 11-Punkte die Probe 10084 (die wahrscheinlich die am besten charakterisierte geologische Probe aller Zeiten ist). Für Apollos 12, 14, 15, 16 und 17 repräsentiert jeder Punkt eine nummerierte Probe („Oberflächen“ – und „Graben“ -Böden, keine Kerne), z. B. Proben 12032, 14163, 15071, 65701 und 76501 (Mittelwert aller verfügbaren Analysen für jeden). Die große Streuung für einige dieser Missionen spiegelt die kompositorischen Unterschiede zwischen den verschiedenen Orten wider, an denen Proben am Standort gesammelt wurden. Bei den Mondmeteoriten repräsentiert jeder Punkt einen benannten Stein, z., MacAlpine Hills 88105 oder Northwest Africa 8046 und seine Paare. Als Referenz enthält jedes Diagramm auch einen „Erdpunkt“, der ein Durchschnitt von 4 verschiedenen Schätzungen ist, die ich in der Literatur für die mittlere Zusammensetzung der oberen kontinentalen Erdkruste gefunden habe.

Silizium (Si)

Auf der Erde variieren die SiO2-Konzentrationen in Gesteinen von 0% bis 100%. Die Variation auf dem Mond ist viel geringer, da die 3 Hauptmineralien in Mondgesteinen, Plagioklas-Feldspat (normalerweise Anorthit), Pyroxen und Olivin alle ungefähr die gleiche SiO2-Konzentration aufweisen.

Eisen (Fe)

Das ist verwirrend. Auf der Erde existiert Eisen in den Oxidationsstufen 2 + (Eisen) und 3+ (Eisen), so dass bei der chemischen Analyse von Gesteinen die Fe-Konzentrationen normalerweise als% Fe2O3 angegeben werden, da die Eisenoxidationsstufe häufiger ist als die Eisenoxidationsstufe. Auf dem Mond gibt es (effektiv) keine sauerstoffhaltige Atmosphäre, daher gibt es keine Eisen 3 + Eisenmineralien. Das Eisen in Pyroxen, Olivin und Eisen-Titan-Mineralien wie Ilmenit befindet sich alle in der Eisenoxidationsstufe (2 +). Um das Problem zu komplizieren, existiert ein Teil des Eisens in jedem Mondboden als Metall. Bis zu 10% des Eisens in einigen dieser Probe ist metallisch, in der Regel als Eisen-Nickel-Metall aus Meteoriten abgeleitet. So, in Analysen von Mondproben, Ergebnisse für Eisen werden normalerweise als „Gesamt-Fe als FeO“ oder FeOT angegeben. Die Antikorrelation in diesem Diagramm tritt auf, weil die Böden auf der linken Seite (basaltisch) von den Al-armen, Fe-reichen Mineralien Pyroxen, Olivin und Ilmenit dominiert werden, während die Böden auf der rechten Seite (Feldspat) vom Al-reichen, Fe-armen Mineral Plagioklas dominiert werden.

Mangan (Mn)

Auf dem Mond befindet sich das gesamte Mn in der Oxidationsstufe 2+, so dass es sich genau wie 2+ Fe „verhält“.

Eisen / Mangan (Fe/Mn)

Auf dem Mond befindet sich das gesamte Mn in der Oxidationsstufe 2+, so dass es sich genau wie 2+ Fe „verhält“. Infolgedessen sind die Fe / Mn-Verhältnisse von Mondproben im Bereich von 60-90 eher konstant. Diese Eigenschaft ist nützlich, um Mondmeteoriten von anderen Arten von Meteoriten zu unterscheiden, ist aber oft nicht nützlich, um Mondmeteoriten von terrestrischen Gesteinen zu unterscheiden

Magnesium (Mg)

Das meiste, was oben für 2 + Fe gesagt wurde, gilt auch für Magnesium. In Mondgesteinen ist fast das gesamte Mg in Pyroxen und Olivin enthalten.

Calcium (Ca)

Bei Al-armen Gesteinen befindet sich ein Teil des Ca in Klinopyroxen, aber auf dem Mond befindet sich der größte Teil des Ca in Plagioklas (Anorthit), das auch der Hauptwirt für Aluminium ist. Somit korrelieren die beiden Elemente stark.

Calciumaluminium (Ca/Al)

Das Ca/Al-Verhältnis in Mondproben variiert nur um den Faktor 2. Die wenigen Meteoriten mit hohem Ca-Gehalt sind mit terrestrischem Calcit kontaminiert.

Titan (Ti)

Die Konzentrationen von Ti variieren in basaltischen Mondböden um den Faktor 10.

Chrom (Cr)

Die Cr-Konzentrationen in Mondproben sind viel höher als in fast allen terrestrischen Proben. Cr ist eines der besten Elemente zur Unterscheidung zwischen mond- und terrestrischen Proben.

Natrium (Na)

Die Na-Konzentrationen in Mondproben sind viel niedriger als in den meisten terrestrischen Proben. Na ist ein Element, das oft gut ist, um zwischen Mond- und terrestrischen Proben zu unterscheiden.

Kalium (K)

Wie Na sind die K-Konzentrationen in Mondproben viel niedriger als in den meisten terrestrischen Proben. Kalium ist ein Element, das oft gut zur Unterscheidung zwischen mond- und terrestrischen Proben geeignet ist.

Phosphor (P)

Phosphor ist nicht besonders nützlich für die Unterscheidung zwischen Mond- und terrestrischen Proben.