Como sabemos que é uma rocha da Lua?

Muitas pessoas se aproximaram de nós ao longo dos anos querendo saber se uma rocha que possuem é uma rocha da Lua. A história mais comum que ouvimos é que a rocha foi dada a um parente nos anos 70 por um astronauta, um militar, ou um segurança da NASA. Nós testamos quimicamente várias dessas rochas e nenhuma foi uma rocha da Lua. Outras pessoas suspeitam que encontraram um meteorito lunar. Nenhuma das muitas amostras que nos foram enviadas foi um meteorito lunar, exceto aquelas de negociantes de meteoritos, aquelas pessoas que compraram meteoritos lunares de um negociante, ou aquelas de prospectores de meteoritos experientes que os encontraram nos desertos do norte da África ou Omã.
Ainda não foi encontrado meteorito lunar na América do Norte, América do Sul, ou Europa. Eles sem dúvida existem, mas a probabilidade de encontrar um meteorito lunar em um ambiente temperado é incrivelmente baixa. Muitos coletores de meteoritos experientes têm procurado e nenhum ainda foi bem sucedido. Realisticamente, a probabilidade de um amador encontrar um meteorito lunar é tão baixa que eu não posso levantar muito entusiasmo para examinar os milhares de rochas e fotos que me pediram para examinar. Se eu mesmo quisesse encontrar um meteorito lunar, eu não percorreria o deserto Mojave. Eu olharia através de coleções de rochas em faculdades e universidades. Não é irracional que um meteorito lunar exista em uma gaveta velha em algum lugar porque um estudante ou professor de geologia de olhos afiados encontrou uma rocha de aparência engraçada anos atrás em um lugar que não pertencia. Não me surpreenderia saber que algum “especialista” proclamou que a rocha não era um meteorito porque não parecia um condrite comum, não atraía um íman ou não continha uma alta concentração de níquel. Tanto visualmente como em composição, os meteoritos lunares “parecem” mais com rochas terrestres (Terra) do que meteoritos “normais” (condritos comuns). Seria fácil ignorar um meteorito lunar. Um meteorito lunar desgastado pareceria notavelmente pouco notável.
Aqui discuto alguns aspectos da geologia lunar, mineralogia e química que nos guiam em nossas tentativas de identificar material lunar.
Mineralogia lunar
Só quatro minerais – feldspato plagioclase, piroxeno, olivina e ilmenita – representam 98-99% do material cristalino da crosta lunar. (O material na superfície lunar contém uma alta proporção de material não cristalino, mas a maioria deste material é vidro que se formou a partir do derretimento das rochas que contêm os quatro principais minerais). Os restantes 1-2% são em grande parte feldspato de potássio, minerais óxidos como o cromite, pleonaste e rutilo, fosfatos de cálcio, zircónio, troilite e metal ferroso. Muitos outros minerais foram identificados, mas a maioria são raros e ocorrem apenas como grãos muito pequenos intersticiais aos quatro principais minerais e não podem ser vistos a olho nu.
alguns dos minerais mais comuns na superfície da Terra são raros ou nunca foram encontrados em amostras lunares. Estes incluem quartzo, calcita, magnetita, hematita, micas, anfibólios, e a maioria dos minerais sulfuretos. Muitos minerais terrestres contêm água como parte de sua estrutura cristalina. Micas e anfibólios são exemplos comuns. Não foram encontrados minerais hidratados (contendo água) na Lua. A simplicidade da mineralogia lunar muitas vezes torna muito fácil para mim dizer com muita confiança “Isto não é uma rocha da Lua”. Uma rocha que contém quartzo, calcite ou mica como mineral primário não é da Lua. Alguns meteoritos lunares, de facto, contêm calcite. Contudo, a calcita foi formada na Terra a partir da exposição do meteorito ao ar e à água depois de ter aterrado. A calcita ocorre como um mineral secundário, que preenche fissuras e vazios (ver Dhofar 025). Os minerais secundários são fáceis de reconhecer quando o meteorito é estudado com um microscópio.
Rochas lunares – Breccias
A maior parte da crosta lunar, aquela parte chamada Feldspathic Highlands Terrane ou simplesmente Feldspathic highlands, consiste em rochas que são ricas em uma variedade particular de feldspato plagioclase conhecido como anorthite. Como consequência, as rochas da crosta lunar são ditas anorthosíticas porque são rochas ricas em plagioclas com nomes como anorthosite, anorthosite norítico, ou troctolite anorthosítico (ver tabela abaixo). A proporção de minerais que contêm ferro em relação à plagioclase provavelmente aumenta com a profundidade nos planaltos feldspáticos na maioria dos locais. Por exemplo, as rochas expostas no Pólo Sul gigante – bacia de impacto Aitken no lado distante são mais ricas em piroxeno do que os planaltos feldspáticos típicos.
Em grande parte do quadrante noroeste do lado da Lua, na região conhecida como Procellarum KREEP Terrane, a crosta contém menos plagioclase e mais piroxeno. As rochas originais desta crosta anómala eram provavelmente na sua maioria noritas e gabbros. A crosta feldspática da Lua começou a formar cerca de 4,5 bilhões de anos atrás. Enquanto se formava e durante algum tempo depois, sofreu um intenso bombardeamento de meteoróides e asteroides. As rochas da crosta lunar foram repetidamente quebradas por alguns impactos e coladas de novo por outros impactos. Como consequência, a maioria das rochas das terras altas lunares são brechas (brech’-chee-uz), uma palavra para uma rocha composta por fragmentos de rochas mais antigas. As breccias ocorrem na Terra, mas são muito menos comuns do que na Lua. Além disso, a maioria das brechas terrestres não foram formadas por impactos meteoróides, mas por falhas. As brechas lunares são subdivididas em uma variedade de categorias, como as brechas de impacto, granulíticas, vítreas, fragmentárias e regolitanas. Nas brechas impactadas e vítreas, fragmentos de rochas chamadas clasts são suspensos em uma matriz de fusão solidificada (cristalina ou vítrea) formada pelo impacto de meteoritos.
Mais informações sobre brechas lunares e rochas sistemicas terrestres.
Em brechas fragmentárias e rególitos, há pouca ou nenhuma porção fundida, apenas fragmentos que foram litificados (formados em uma rocha) pela pressão de choque de um impacto. Como brecha se refere à textura e anorthositic ou feldspática se refere à mineralogia, as rochas das terras altas lunares são chamadas de brechas anorthositic, feldspáticas ou de terras altas. Como a crosta lunar tem sido tão intensamente golpeada, havia muito poucas rochas do tamanho das mãos coletadas nas missões Apollo que são restos não quebrados da crosta ígnea primitiva da Lua. Assim, não é surpresa que todos os meteoritos lunares do Feldspathic Highlands Terrane e do Procellarum KREEP Terrane sejam breccias.
Rochas Lunares – Basaltos da Égua
Na Terra, os vulcões são frequentemente montanhas em forma de cone porque são uma pilha de cinzas e lava ejetada de um respiradouro. As lavas são viscosas e solidificam antes de fluir muito longe. Por causa da sua composição rica em ferro e falta de água, as lavas lunares eram muito menos viscosas, mais parecidas com o óleo de motor. Quando as lavas lunares irromperam na superfície, não formaram vulcões, simplesmente fluiram e preencheram pontos baixos. Como resultado, os depósitos de lava lunar são planos, finos e cobrem amplas áreas. Também, como a Lua não tem atmosfera e pouca gravidade, as cinzas ejetadas se dissiparam amplamente ao invés de se acumularem perto da ventilação, como na Terra.
Começando aproximadamente na época do período de intenso bombardeio de meteoritos, o manto lunar derreteu parcialmente. Os magmas resultantes subiram através da crosta até a superfície, pesando em pontos baixos. Estes pontos baixos foram principalmente as enormes crateras, chamadas bacias, que foram deixadas pelos impactos dos maiores meteoritos. O vulcanismo lunar continuou por cerca de 2 bilhões de anos.
Pronunciamento: A palavra latina é pronunciada mar’-ay em inglês. O plural de égua é maria, que se pronuncia mar’-ee-ah. Basalto é geralmente pronunciado bah-salt’.
Na Terra, rochas vulcânicas solidificam a partir de lava fundida (magma). O tipo mais comum de rocha vulcânica é o basalto. Os antigos astrônomos chamavam as bacias redondas, preenchidas de basalto, na superfície dos mares lunares, porque eram áreas escuras e lisas, rodeadas por áreas de maior elevação. As características receberam nomes latinos como Mare Serenitatis para Mar da Serenidade. Sabemos agora que as marias lunares são fluxos de basalto, por isso chamamos as rochas das marias basálticas de maria. Os basaltos de égua são compostos principalmente, 50-70%, de piroxeno, mas todos eles também contêm 20-40% de plagioclase, até 20% de ilmenita e minerais Ti-ricos relacionados, e 0-20% de olivina. As marias são mais escuras que as terras altas porque (1) os basaltos de éguas são ricos em minerais férricos, (2) os minerais férricos são de cor escura e (3) a plagioclase é de cor clara. Ao contrário das terras altas, a maioria das rochas recolhidas na maria pelos astronautas Apollo são basaltos reais, não brechas compostas por fragmentos de basalto. Esta observação é uma das várias razões pelas quais sabemos que os basaltos se formaram em sua maioria após o tempo de intenso bombardeio. Os basaltos de égua cobrem cerca de 17% da superfície da Lua, mas estima-se que representem apenas cerca de 1% do volume da crosta.
Porque os meteoritos lunares são amostras de locais distribuídos aleatoriamente na superfície da Lua e como a maioria da superfície lunar é feldspática, a maioria dos meteoritos lunares são brechas feldspáticas. Alguns são basaltos de éguas cristalinas, brechas compostas de basalto de égua, ou brechas compostas tanto de éguas como de material montanhoso (como QUE 94281, acima). Algumas são dominadas por material norítico do Procellarum KREEP Terrane.
Bassaltos de éguas lunares, assim como meteoritos basálticos de Marte, têm uma forte semelhança com os basaltos da Terra. Na ausência de uma crosta de fusão, há pouco sobre um basalto de égua lunar que provocaria muito interesse em um geólogo entregue a rocha por alguém perguntando “o que é isso? Um exame cuidadoso ao microscópio pode revelar algumas características suspeitas – a falta de certos minerais e abundância de outros (ilmenita) ou o baixo teor de sódio do feldspato. Os grãos minerais mostrariam sinais de choque e fraturamento por impactos de meteoritos. Entretanto, testes químicos seriam necessários para provar uma origem lunar ou marciana.
As brechas fragmentárias e rególito são os análogos lunares mais próximos das rochas sedimentares terrestres, e possuem alguma semelhança textural. No entanto, existem numerosas diferenças, quase todas associadas à falta de água e vento na Lua. Como foi observado acima, as rochas lunares não contêm minerais carbonatados ou quartzo abundante, assim como a maioria das rochas sedimentares terrestres. Não existe um mecanismo eficaz de triagem na Lua, portanto os componentes líticos das brechas lunares vêm em uma grande variedade de tamanhos de grãos, sem tamanho ou orientação preferidos. As brechas lunares são em grande parte objetos fractais que parecem semelhantes em seção transversal, independentemente da escala em que são vistas. (Ver ALHA 81005.) Não há nenhuma rocha lunar conhecida que se assemelhe às camadas que são características das rochas sedimentares terrestres. As rochas sedimentares terrestres têm camadas porque a Terra tem gravidade, de modo que as partículas se fixam na água ou na atmosfera. A Lua só tem gravidade fraca e não tem água ou atmosfera.
A maior parte dos pequenos clivagens em brechas lunares são fragmentos de plagioclase ou anortosite. É raro que a relação de aspecto (comprimento/largura) de um torrão numa brecha lunar exceda 3. A maioria dos fechos são angulares, não arredondados. (Excepções: Há esférulas de vidro vulcânicas no rególito lunar (solo). Tais esférulas são por vezes encontradas em regolitos, mas têm <0,1 mm de diâmetro e não são facilmente vistas a olho nu. Esférulas produzidas por impacto ocorrem e podem ser grandes, mas não são comuns em comparação com rochas e fragmentos minerais. As brechas de impacto podem conter clivagens que foram parcialmente fundidas e que consequentemente não são angulares.)
Os meteoritos lunares recortados são suficientemente resistentes e coesivos para sobreviverem à explosão da Lua e à aterragem dura na Terra. Muitas rochas sedimentares terrestres se quebram muito mais facilmente. Ao contrário de alguns conglomerados terrestres, que se assemelham às brechas lunares, a matriz das brechas lunares é tão dura quanto os clivagens. Em superfícies quebradas ou exteriores de brechas de meteoritos lunares, os clasts não se destacam em relevo negativo ou positivo.
Metal e Magnetismo
Relectores de meteoritos sabem que a maioria dos meteoritos atraem um íman barato porque contêm metal ferro-níquel. O tipo mais comum de meteoritos, os condritos comuns, de fato contêm metal como, é claro, os meteoritos de ferro. Os basaltos de éguas lunares e as rochas originais das terras altas lunares não contêm essencialmente nenhum metal de ferro (muito, muito menos de 1%). Os meteoritos lunares brecados, contudo, contêm algum metal dos meteoritos asteróides que bombardearam a Lua. Entre os meteoritos lunares, Dhofar 1527 contém a maioria do metal, cerca de 1,7%; a maioria contém muito menos. Em outras palavras, meteoritos lunares não atraem ímãs, como a maioria dos outros tipos de meteoritos.
Chemistry
Por causa da simplicidade da mineralogia lunar, as rochas lunares têm composições químicas previsíveis. Quase todo o alumínio está em plagioclase e quase todo o ferro e magnésio estão em piroxeno, olivina, e ilmenita. Assim, no gráfico da concentração de alumínio (Al2O3 na figura abaixo) versus as concentrações de ferro (FeO) mais magnésio (MgO), meteoritos lunares (e quase todas as rochas lunares Apollo) traçam uma linha ligando a composição da plagioclase e a composição média dos três minerais que contêm ferro, pois estes são os únicos quatro principais minerais na rocha. Se a composição de uma rocha não for plotada ao longo desta linha, a rocha quase certamente não é uma rocha lunar.
Na Terra, a concentração de sílica (SiO2) das rochas ígneas é usada como parâmetro de classificação química de primeira ordem porque varia muito entre os diferentes tipos de rochas. Na Lua (1) não há rochas ricas em quartzo ou outros polimorfos de sílica*, (2) em uma determinada rocha, particularmente brechas, a concentração média de sílica nos três principais minerais, plagioclase, piroxeno e olivina, são praticamente os mesmos, e (3) nas rochas de terras altas a ilmenita está normalmente presente apenas em pequenas quantidades (<3%), portanto as concentrações de sílica das rochas lunares comuns variam apenas em pequena quantidade. Nos meteoritos lunares, as concentrações de SiO2 abrangem a faixa estreita de 43% a 47%. Como o alumínio varia em mais de um fator de 3, entretanto, o alumínio é mais útil como parâmetro de classificação química. (O titânio é usado em basaltos de égua.) Da mesma forma, entre quase todas as rochas lunares comuns as concentrações de cálcio variam apenas por um fator de 2, de 10% a 20% como óxido de cálcio (CaO). Isto é muito menos do que a variação nas rochas terrestres. Uma rocha com concentrações de sílica ou óxido de cálcio substancialmente fora destes intervalos não é quase certamente uma rocha lunar.
Em rochas terrestres, o ferro ocorre tanto em 2+ como em 3+ estados de oxidação. Na Lua, o ferro ocorre nos estados de oxidação 0 (metal) e 2+, embora nas rochas ígneas lunares quase todo o ferro esteja no estado de oxidação 2+ (em olivina, piroxeno e ilmenita). Na Lua todo o manganês também se encontra em estado de oxidação 2+. Como Fe(II) e Mn(II) têm comportamentos químicos muito semelhantes, o ferro não fraciona o manganês durante os processos geoquímicos lunares, como acontece na Terra. Como resultado, a razão ferro/manganês nas rochas lunares é quase constante em 70, independentemente de as rochas serem da maria (Fe e Mn altos) ou das terras altas (Fe e Mn baixos). Os meteoritos não lunares têm proporções diferentes de FeO/MnO do que as rochas lunares. As rochas terrestres têm uma gama enorme de razões FeO/MnO, mas para a crosta terrestre média a razão é um pouco menor do que na Lua.
O elemento cromo está em maior concentração nas rochas lunares do que a maioria das rochas terrestres (gráfico inferior aqui). As concentrações de cromo em basaltos de éguas variam de 0,14% a 0,44% (como Cr). Mesmo os meteoritos feldspáticos lunares, com 0,05-0,09% Cr, são consideravelmente mais ricos em cromo do que a crosta terrestre média (~0,01%).
Concentrações dos elementos alcalinos (potássio, sódio, rubídio e césio) são 10 a 100 vezes menores nas rochas lunares do que nas rochas terrestres. As rochas sedimentares terrestres frequentemente contêm minerais sulfúreos como a pirita. Os minerais de sulfeto são raros nas rochas lunares e elementos como cobre, zinco, arsênico, selênio, prata, mercúrio e chumbo, que são frequentemente encontrados em minerais de sulfeto, ocorrem em abundância muito baixa nas rochas lunares. Baixas concentrações de elementos alcalinos e elementos amantes de sulfeto (calcários) são uma das características mais características das rochas lunares.
Rochas Ímpares
Como já foi dito acima, existem exceções conhecidas às generalizações, e nós lunáticos certamente esperamos não ter descoberto todos os minerais e tipos de rochas que ocorrem na Lua. No entanto, amostras conhecidas de composição e mineralogia incomum são raras e geralmente ocorrem apenas como pequenos (<1 grama) clichês em brechas ou no solo. Não temos motivos para suspeitar, com base em dados obtidos em órbita nas missões Clementina e Prospector Lunar, que qualquer região da Lua é rica em tipos de rochas significativamente diferentes daquelas que conhecemos ou postulamos que possam existir. A maioria dos processos de formação de minério na Terra envolve água, por isso não esperaríamos nenhum depósito de minério escondido na Lua. Tenha em mente que, se mais de 400 meteoritos lunares foram jateados da Lua e encontrados na Terra, então em qualquer ponto da superfície lunar pode haver rochas de qualquer outro ponto. Por esta razão, o fato da superfície lunar ter sido “mal amostrada” pelas missões Apollo e Luna não é, por si só, um bom motivo para suspeitar que existem rochas muito diferentes daquelas que estudamos em pontos não amostrados na Lua. Dezenas de milhares de rochas lunares e rochedos têm sido estudados desde as missões Apollo. É altamente improvável que qualquer meteorito lunar ainda não encontrado seja substancialmente diferente nos minerais que contém ou em seu caráter geoquímico das rochas lunares e meteoritos lunares Apollo.
Falsificados
Any geoscientist (e tem havido milhares de pessoas de todo o mundo) que tem estudado amostras lunares sabe que quem pensa que as amostras lunares Apollo foram criadas na Terra como parte da conspiração governamental não sabe muito sobre rochas. As amostras da Apollo são boas demais. Elas contam uma história autoconsistente com um enredo complexamente entrelaçado que é melhor do que qualquer história que qualquer conspirador poderia ter concebido. Tenho estudado rochas e solos lunares por mais de 50 anos e não consegui “fazer” nem mesmo uma imitação pobre de uma brecha lunar, solo lunar, ou uma égua basáltica no laboratório. E com todo respeito aos meus colegas espertos nos laboratórios do governo, ninguém no “governo” poderia fazer isso também, mesmo agora que sabemos como são as rochas lunares. As amostras lunares mostram evidências de formação em um ambiente extremamente seco, sem oxigênio livre e com pouca gravidade. Algumas têm crateras de impacto na superfície e muitas mostram evidências de um conjunto de efeitos imprevistos e complicados associados a grandes e pequenos impactos de meteoritos. As rochas lunares e o solo contêm gases (hidrogênio, hélio, nitrogênio, neônio, argônio, crípton e xenônio) derivados do vento solar com proporções isotópicas diferentes das amostras terrestres dos mesmos gases. Elas contêm danos cristalinos dos raios cósmicos. As rochas ígneas lunares têm idades de cristalização, determinadas por técnicas que envolvem radioisótopos, que são mais antigas do que qualquer rocha terrestre conhecida. (Qualquer um que descubra como falsificar isso é digno de um Prêmio Nobel). Era mais fácil e mais barato ir à Lua e trazer de volta algumas rochas do que seria criar todas essas características fascinantes na Terra.

Muitas pessoas se aproximaram de nós ao longo dos anos querendo saber se uma rocha que possuem é uma rocha da Lua. A história mais comum que ouvimos é que a rocha foi dada a um parente nos anos 70 por um astronauta, um militar, ou um segurança da NASA. Nós testamos quimicamente várias dessas rochas e nenhuma foi uma rocha da Lua. Outras pessoas suspeitam que encontraram um meteorito lunar. Nenhuma das muitas amostras que nos foram enviadas foi um meteorito lunar, exceto aquelas de negociantes de meteoritos, aquelas pessoas que compraram meteoritos lunares de um negociante, ou aquelas de prospectores de meteoritos experientes que os encontraram nos desertos do norte da África ou Omã.

Meteorito lunar QUE (Queen Alexandra Range Antarctica ) 94281 – Uma rocha pouco atraente que poderia passar por uma cinza ou pedaço de escória. Pesava 23 gramas, apenas menos de uma onça. O cubo tem 1 cm em cada lado. Crédito da imagem: Foto NASA S95-14590

Ainda não foi encontrado meteorito lunar na América do Norte, América do Sul, ou Europa. Eles sem dúvida existem, mas a probabilidade de encontrar um meteorito lunar em um ambiente temperado é incrivelmente baixa. Muitos coletores de meteoritos experientes têm procurado e nenhum ainda foi bem sucedido. Realisticamente, a probabilidade de um amador encontrar um meteorito lunar é tão baixa que eu não posso levantar muito entusiasmo para examinar os milhares de rochas e fotos que me pediram para examinar. Se eu mesmo quisesse encontrar um meteorito lunar, eu não percorreria o deserto Mojave. Eu olharia através de coleções de rochas em faculdades e universidades. Não é irracional que um meteorito lunar exista em uma gaveta velha em algum lugar porque um estudante ou professor de geologia de olhos afiados encontrou uma rocha de aparência engraçada anos atrás em um lugar que não pertencia. Não me surpreenderia saber que algum “especialista” proclamou que a rocha não era um meteorito porque não parecia um condrite comum, não atraía um íman ou não continha uma alta concentração de níquel. Tanto visualmente como em composição, os meteoritos lunares “parecem” mais com rochas terrestres (Terra) do que meteoritos “normais” (condritos comuns). Seria fácil ignorar um meteorito lunar. Um meteorito lunar desgastado pareceria notavelmente pouco notável.

Pedras de meteorito lunar do Noroeste da África 11788, cubo de 1 cm à direita. Se eu encontrasse alguns destes na minha entrada, não lhes daria uma segunda vista de olhos. Crédito da foto: Rob Wesel

Aqui discuto alguns aspectos da geologia lunar, mineralogia e química que nos guiam em nossas tentativas de identificar material lunar.

Mineralogia lunar

Só quatro minerais – feldspato plagioclase, piroxeno, olivina e ilmenita – representam 98-99% do material cristalino da crosta lunar. (O material na superfície lunar contém uma alta proporção de material não cristalino, mas a maioria deste material é vidro que se formou a partir do derretimento das rochas que contêm os quatro principais minerais). Os restantes 1-2% são em grande parte feldspato de potássio, minerais óxidos como o cromite, pleonaste e rutilo, fosfatos de cálcio, zircónio, troilite e metal ferroso. Muitos outros minerais foram identificados, mas a maioria são raros e ocorrem apenas como grãos muito pequenos intersticiais aos quatro principais minerais e não podem ser vistos a olho nu.

alguns dos minerais mais comuns na superfície da Terra são raros ou nunca foram encontrados em amostras lunares. Estes incluem quartzo, calcita, magnetita, hematita, micas, anfibólios, e a maioria dos minerais sulfuretos. Muitos minerais terrestres contêm água como parte de sua estrutura cristalina. Micas e anfibólios são exemplos comuns. Não foram encontrados minerais hidratados (contendo água) na Lua. A simplicidade da mineralogia lunar muitas vezes torna muito fácil para mim dizer com muita confiança “Isto não é uma rocha da Lua”. Uma rocha que contém quartzo, calcite ou mica como mineral primário não é da Lua. Alguns meteoritos lunares, de facto, contêm calcite. Contudo, a calcita foi formada na Terra a partir da exposição do meteorito ao ar e à água depois de ter aterrado. A calcita ocorre como um mineral secundário, que preenche fissuras e vazios (ver Dhofar 025). Os minerais secundários são fáceis de reconhecer quando o meteorito é estudado com um microscópio.

pyroxene – Um grupo de silicatos de magnésio-ferro-ferro-cálcio, comum na Terra e na Lua.

clinopyroxene – Uma forma de piroxeno; tipicamente contém algum cálcio; mais comum em basaltos de égua.

orthopyroxene – Uma forma de piroxeno; contém pouco cálcio; mais comum em rochas de terras altas .

olivina – Um silicato de magnésio-ferro(II); comum na Terra e na Lua .

ilmenita – Um óxido de ferro(II)-titânio; mais comum em basaltos lunares do que em basaltos terrestres .

feldspato – Um grupo de minerais aluminossilicato; comum nas crostas da Terra e da Lua.

plagioclase – Uma forma de feldspato; um aluminossilicato de cálcio e sódio .

anorthite – Um mineral; o extremo rico em cálcio do feldspato plagioclase; o mineral mais comum da crosta lunar, mas não tão comum na Terra.

anorthosite – Uma rocha constituída principalmente por anorthite.

Rochas lunares – Breccias

Peças de anorthosite Apollo 16 amostra de anorthosite 60025. Esta amostra em particular é de anorthite quase pura; não existem minerais que contenham ferro escuro. Crédito fotográfico: Randy Korotev

A maior parte da crosta lunar, aquela parte chamada Feldspathic Highlands Terrane ou simplesmente Feldspathic highlands, consiste em rochas que são ricas em uma variedade particular de feldspato plagioclase conhecido como anorthite. Como consequência, as rochas da crosta lunar são ditas anorthosíticas porque são rochas ricas em plagioclas com nomes como anorthosite, anorthosite norítico, ou troctolite anorthosítico (ver tabela abaixo). A proporção de minerais que contêm ferro em relação à plagioclase provavelmente aumenta com a profundidade nos planaltos feldspáticos na maioria dos locais. Por exemplo, as rochas expostas no Pólo Sul gigante – bacia de impacto Aitken no lado distante são mais ricas em piroxeno do que os planaltos feldspáticos típicos.

nome da rocha	mineralogia
anorthosite
anorthosite e norite anorthosítico	60-90% plagioclase, o resto principalmente o orthopyroxene
anortosite e gabbro anorthosítico	60-90% plagioclase, o resto principalmente o clinopyroxene
anortosite e troctolite anorthosítico	60-90% plagioclase, o resto principalmente olivina
norita	10-60% plagioclase, o resto principalmente orthopyroxene
gabbro	10-60% plagioclase, o resto principalmente clinopyroxene
troctolite	10-60% plagioclase, o resto principalmente olivina

Em grande parte do quadrante noroeste do lado da Lua, na região conhecida como Procellarum KREEP Terrane, a crosta contém menos plagioclase e mais piroxeno. As rochas originais desta crosta anómala eram provavelmente na sua maioria noritas e gabbros. A crosta feldspática da Lua começou a formar cerca de 4,5 bilhões de anos atrás. Enquanto se formava e durante algum tempo depois, sofreu um intenso bombardeamento de meteoróides e asteroides. As rochas da crosta lunar foram repetidamente quebradas por alguns impactos e coladas de novo por outros impactos. Como consequência, a maioria das rochas das terras altas lunares são brechas (brech’-chee-uz), uma palavra para uma rocha composta por fragmentos de rochas mais antigas. As breccias ocorrem na Terra, mas são muito menos comuns do que na Lua. Além disso, a maioria das brechas terrestres não foram formadas por impactos meteoróides, mas por falhas. As brechas lunares são subdivididas em uma variedade de categorias, como as brechas de impacto, granulíticas, vítreas, fragmentárias e regolitanas. Nas brechas impactadas e vítreas, fragmentos de rochas chamadas clasts são suspensos em uma matriz de fusão solidificada (cristalina ou vítrea) formada pelo impacto de meteoritos.

Mais informações sobre brechas lunares e rochas sistemicas terrestres.

Em brechas fragmentárias e rególitos, há pouca ou nenhuma porção fundida, apenas fragmentos que foram litificados (formados em uma rocha) pela pressão de choque de um impacto. Como brecha se refere à textura e anorthositic ou feldspática se refere à mineralogia, as rochas das terras altas lunares são chamadas de brechas anorthositic, feldspáticas ou de terras altas. Como a crosta lunar tem sido tão intensamente golpeada, havia muito poucas rochas do tamanho das mãos coletadas nas missões Apollo que são restos não quebrados da crosta ígnea primitiva da Lua. Assim, não é surpresa que todos os meteoritos lunares do Feldspathic Highlands Terrane e do Procellarum KREEP Terrane sejam breccias.

Rochas Lunares – Basaltos da Égua

Esquerda: Monte Erebus na Antártida, o vulcão mais meridional da Terra. Crédito da imagem: Randy Korotev. Direita: Bacias de impacto cheias de basalto na Lua. Crédito da imagem: NASA/GSFC/Arizona State University.

Na Terra, os vulcões são frequentemente montanhas em forma de cone porque são uma pilha de cinzas e lava ejetada de um respiradouro. As lavas são viscosas e solidificam antes de fluir muito longe. Por causa da sua composição rica em ferro e falta de água, as lavas lunares eram muito menos viscosas, mais parecidas com o óleo de motor. Quando as lavas lunares irromperam na superfície, não formaram vulcões, simplesmente fluiram e preencheram pontos baixos. Como resultado, os depósitos de lava lunar são planos, finos e cobrem amplas áreas. Também, como a Lua não tem atmosfera e pouca gravidade, as cinzas ejetadas se dissiparam amplamente ao invés de se acumularem perto da ventilação, como na Terra.

Começando aproximadamente na época do período de intenso bombardeio de meteoritos, o manto lunar derreteu parcialmente. Os magmas resultantes subiram através da crosta até a superfície, pesando em pontos baixos. Estes pontos baixos foram principalmente as enormes crateras, chamadas bacias, que foram deixadas pelos impactos dos maiores meteoritos. O vulcanismo lunar continuou por cerca de 2 bilhões de anos.

Pronunciamento: A palavra latina é pronunciada mar’-ay em inglês. O plural de égua é maria, que se pronuncia mar’-ee-ah. Basalto é geralmente pronunciado bah-salt’.

Na Terra, rochas vulcânicas solidificam a partir de lava fundida (magma). O tipo mais comum de rocha vulcânica é o basalto. Os antigos astrônomos chamavam as bacias redondas, preenchidas de basalto, na superfície dos mares lunares, porque eram áreas escuras e lisas, rodeadas por áreas de maior elevação. As características receberam nomes latinos como Mare Serenitatis para Mar da Serenidade. Sabemos agora que as marias lunares são fluxos de basalto, por isso chamamos as rochas das marias basálticas de maria. Os basaltos de égua são compostos principalmente, 50-70%, de piroxeno, mas todos eles também contêm 20-40% de plagioclase, até 20% de ilmenita e minerais Ti-ricos relacionados, e 0-20% de olivina. As marias são mais escuras que as terras altas porque (1) os basaltos de éguas são ricos em minerais férricos, (2) os minerais férricos são de cor escura e (3) a plagioclase é de cor clara. Ao contrário das terras altas, a maioria das rochas recolhidas na maria pelos astronautas Apollo são basaltos reais, não brechas compostas por fragmentos de basalto. Esta observação é uma das várias razões pelas quais sabemos que os basaltos se formaram em sua maioria após o tempo de intenso bombardeio. Os basaltos de égua cobrem cerca de 17% da superfície da Lua, mas estima-se que representem apenas cerca de 1% do volume da crosta.

Apollo 11 basalto amostra 10044 (esquerda) e Apollo 15 basalto amostra 15016. O basalto de égua da Apollo 15 é vesicular – tem orifícios que antes eram bolhas de gás. A maioria dos basaltos da Apollo não são vesiculares e, até agora, nenhum dos meteoritos lunares basálticos são vesiculares. À esquerda, o cubo tem 1 cm e à direita o cubo tem 1 polegada em cada lado. Créditos da imagem: NASA

Porque os meteoritos lunares são amostras de locais distribuídos aleatoriamente na superfície da Lua e como a maioria da superfície lunar é feldspática, a maioria dos meteoritos lunares são brechas feldspáticas. Alguns são basaltos de éguas cristalinas, brechas compostas de basalto de égua, ou brechas compostas tanto de éguas como de material montanhoso (como QUE 94281, acima). Algumas são dominadas por material norítico do Procellarum KREEP Terrane.

Bassaltos de éguas lunares, assim como meteoritos basálticos de Marte, têm uma forte semelhança com os basaltos da Terra. Na ausência de uma crosta de fusão, há pouco sobre um basalto de égua lunar que provocaria muito interesse em um geólogo entregue a rocha por alguém perguntando “o que é isso? Um exame cuidadoso ao microscópio pode revelar algumas características suspeitas – a falta de certos minerais e abundância de outros (ilmenita) ou o baixo teor de sódio do feldspato. Os grãos minerais mostrariam sinais de choque e fraturamento por impactos de meteoritos. Entretanto, testes químicos seriam necessários para provar uma origem lunar ou marciana.

Tipos de rochas na Lua: basalto, anortosita, brecha, e “solo” (rególito).

As brechas fragmentárias e rególito são os análogos lunares mais próximos das rochas sedimentares terrestres, e possuem alguma semelhança textural. No entanto, existem numerosas diferenças, quase todas associadas à falta de água e vento na Lua. Como foi observado acima, as rochas lunares não contêm minerais carbonatados ou quartzo abundante, assim como a maioria das rochas sedimentares terrestres. Não existe um mecanismo eficaz de triagem na Lua, portanto os componentes líticos das brechas lunares vêm em uma grande variedade de tamanhos de grãos, sem tamanho ou orientação preferidos. As brechas lunares são em grande parte objetos fractais que parecem semelhantes em seção transversal, independentemente da escala em que são vistas. (Ver ALHA 81005.) Não há nenhuma rocha lunar conhecida que se assemelhe às camadas que são características das rochas sedimentares terrestres. As rochas sedimentares terrestres têm camadas porque a Terra tem gravidade, de modo que as partículas se fixam na água ou na atmosfera. A Lua só tem gravidade fraca e não tem água ou atmosfera.

Se uma rocha é estratificada, então não é da Lua

A maior parte dos pequenos clivagens em brechas lunares são fragmentos de plagioclase ou anortosite. É raro que a relação de aspecto (comprimento/largura) de um torrão numa brecha lunar exceda 3. A maioria dos fechos são angulares, não arredondados. (Excepções: Há esférulas de vidro vulcânicas no rególito lunar (solo). Tais esférulas são por vezes encontradas em regolitos, mas têm <0,1 mm de diâmetro e não são facilmente vistas a olho nu. Esférulas produzidas por impacto ocorrem e podem ser grandes, mas não são comuns em comparação com rochas e fragmentos minerais. As brechas de impacto podem conter clivagens que foram parcialmente fundidas e que consequentemente não são angulares.)

Os meteoritos lunares recortados são suficientemente resistentes e coesivos para sobreviverem à explosão da Lua e à aterragem dura na Terra. Muitas rochas sedimentares terrestres se quebram muito mais facilmente. Ao contrário de alguns conglomerados terrestres, que se assemelham às brechas lunares, a matriz das brechas lunares é tão dura quanto os clivagens. Em superfícies quebradas ou exteriores de brechas de meteoritos lunares, os clasts não se destacam em relevo negativo ou positivo.

Faces serradas da Apollo 16 amostra 60019 à esquerda e meteorito lunar MAC (MacAlpine Hills) 88105 à direita. Ambas são regolit breccias coerentes. Há várias semelhanças. Os clasts são de cor mais clara que a matriz. Os tamanhos dos clastos são aproximadamente os mesmos (cubo de 1 cm) e variam em tamanho. As fraturas não se desviam ao redor dos clastos – elas passam por eles como se não estivessem lá. Ao contrário de algumas rochas sedimentares terrestres, os clichês não são “classificados” e não há uma orientação preferencial dos clichês.

Metal e Magnetismo

Relectores de meteoritos sabem que a maioria dos meteoritos atraem um íman barato porque contêm metal ferro-níquel. O tipo mais comum de meteoritos, os condritos comuns, de fato contêm metal como, é claro, os meteoritos de ferro. Os basaltos de éguas lunares e as rochas originais das terras altas lunares não contêm essencialmente nenhum metal de ferro (muito, muito menos de 1%). Os meteoritos lunares brecados, contudo, contêm algum metal dos meteoritos asteróides que bombardearam a Lua. Entre os meteoritos lunares, Dhofar 1527 contém a maioria do metal, cerca de 1,7%; a maioria contém muito menos. Em outras palavras, meteoritos lunares não atraem ímãs, como a maioria dos outros tipos de meteoritos.

Chemistry

Por causa da simplicidade da mineralogia lunar, as rochas lunares têm composições químicas previsíveis. Quase todo o alumínio está em plagioclase e quase todo o ferro e magnésio estão em piroxeno, olivina, e ilmenita. Assim, no gráfico da concentração de alumínio (Al2O3 na figura abaixo) versus as concentrações de ferro (FeO) mais magnésio (MgO), meteoritos lunares (e quase todas as rochas lunares Apollo) traçam uma linha ligando a composição da plagioclase e a composição média dos três minerais que contêm ferro, pois estes são os únicos quatro principais minerais na rocha. Se a composição de uma rocha não for plotada ao longo desta linha, a rocha quase certamente não é uma rocha lunar.

Muitas pessoas me contactam sobre rochas que eles esperam ou pensam ser meteoritos. Se eles forem inflexíveis, sugiro que façam uma análise química da rocha. Todas as “rochas terrestres” desta trama representam rochas que as pessoas já analisaram. A maioria fica abaixo da linha de meteoritos lunares porque contêm quartzo ou calcite, que traçam no canto inferior esquerdo da trama. Algumas das rochas terrestres traçam sobre ou perto da tendência lunar. Todas elas são rochas ígneas como basaltos que são dominadas pelo piroxeno, olivina, e plagioclase. O mesmo processo forma basaltos na Terra, na Lua e em Marte, portanto todos eles têm a mesma mineralogia e composição básica. Outros testes são necessários para distinguir os basaltos da Terra dos basaltos planetários. Os três pontos verdes representam os 3 tipos de condritos comuns (H, L e LL), que consistem principalmente de olivina, piroxeno e metal ferro-níquel. Como consequência do metal, eles conspiram em FeO(+MgO) elevado. (Para geoquímicos: “FeO” é Fe total como FeO.)

Na Terra, a concentração de sílica (SiO2) das rochas ígneas é usada como parâmetro de classificação química de primeira ordem porque varia muito entre os diferentes tipos de rochas. Na Lua (1) não há rochas ricas em quartzo ou outros polimorfos de sílica*, (2) em uma determinada rocha, particularmente brechas, a concentração média de sílica nos três principais minerais, plagioclase, piroxeno e olivina, são praticamente os mesmos, e (3) nas rochas de terras altas a ilmenita está normalmente presente apenas em pequenas quantidades (<3%), portanto as concentrações de sílica das rochas lunares comuns variam apenas em pequena quantidade. Nos meteoritos lunares, as concentrações de SiO2 abrangem a faixa estreita de 43% a 47%. Como o alumínio varia em mais de um fator de 3, entretanto, o alumínio é mais útil como parâmetro de classificação química. (O titânio é usado em basaltos de égua.) Da mesma forma, entre quase todas as rochas lunares comuns as concentrações de cálcio variam apenas por um fator de 2, de 10% a 20% como óxido de cálcio (CaO). Isto é muito menos do que a variação nas rochas terrestres. Uma rocha com concentrações de sílica ou óxido de cálcio substancialmente fora destes intervalos não é quase certamente uma rocha lunar.

* Alguns basaltos de éguas lunares contêm até 5% de cristobalita, um mineral de sílica. Existem algumas amostras lunares raras e pequenas com 50-70% SiO2, porque contêm tridimita, quartzo, ou vidro de sílica. Estes incluem os felsitos, granitos e rochas relacionadas com sílica, como o monzodiorito de quartzo. Há também rochas que contêm <10% CaO porque contêm pouco plagioclase. Estas incluem algumas rochas ultramáficas como dunito e alguns vidros vulcânicos picríticos.

Em rochas terrestres, o ferro ocorre tanto em 2+ como em 3+ estados de oxidação. Na Lua, o ferro ocorre nos estados de oxidação 0 (metal) e 2+, embora nas rochas ígneas lunares quase todo o ferro esteja no estado de oxidação 2+ (em olivina, piroxeno e ilmenita). Na Lua todo o manganês também se encontra em estado de oxidação 2+. Como Fe(II) e Mn(II) têm comportamentos químicos muito semelhantes, o ferro não fraciona o manganês durante os processos geoquímicos lunares, como acontece na Terra. Como resultado, a razão ferro/manganês nas rochas lunares é quase constante em 70, independentemente de as rochas serem da maria (Fe e Mn altos) ou das terras altas (Fe e Mn baixos). Os meteoritos não lunares têm proporções diferentes de FeO/MnO do que as rochas lunares. As rochas terrestres têm uma gama enorme de razões FeO/MnO, mas para a crosta terrestre média a razão é um pouco menor do que na Lua.

Razões FeO/MnO de rocha inteira em meteoritos lunares e comparação com rochas terrestres, meteoritos marcianos e meteoritos HED (howardite, eucrite, diogenite). Só FeO/MnO pode distinguir meteoritos lunares de outros achondritos mas nem sempre de rochas terrestres.

O elemento cromo está em maior concentração nas rochas lunares do que a maioria das rochas terrestres (gráfico inferior aqui). As concentrações de cromo em basaltos de éguas variam de 0,14% a 0,44% (como Cr). Mesmo os meteoritos feldspáticos lunares, com 0,05-0,09% Cr, são consideravelmente mais ricos em cromo do que a crosta terrestre média (~0,01%).

Estas duas figuras são semelhantes às figuras acima, mas aqui os cinco triângulos verdes não preenchidos representam cinco amostras de supostas rochas lunares discutidas no primeiro parágrafo acima (nenhuma é lunar). Esquerda: Os meteoritos lunares das terras altas (quadrados azuis não preenchidos) têm uma proporção constante de tório para samário (representado pela linha diagonal azul). Os meteoritos lunares da maria (quadrados azuis preenchidos) tendem a ter proporções mais baixas, mas semelhantes. Algumas amostras terrestres têm proporções semelhantes de elementos incompatíveis como a proporção de terras altas lunares, mas algumas não têm. Certo : Todas as amostras lunares têm concentrações muito baixas de arsênico em comparação com as rochas e meteoritos terrestres. Com exceção dos felsites raros, todas as rochas lunares também têm baixas concentrações de potássio em comparação às rochas terrestres.

Concentrações dos elementos alcalinos (potássio, sódio, rubídio e césio) são 10 a 100 vezes menores nas rochas lunares do que nas rochas terrestres. As rochas sedimentares terrestres frequentemente contêm minerais sulfúreos como a pirita. Os minerais de sulfeto são raros nas rochas lunares e elementos como cobre, zinco, arsênico, selênio, prata, mercúrio e chumbo, que são frequentemente encontrados em minerais de sulfeto, ocorrem em abundância muito baixa nas rochas lunares. Baixas concentrações de elementos alcalinos e elementos amantes de sulfeto (calcários) são uma das características mais características das rochas lunares.

Rochas Ímpares

Como já foi dito acima, existem exceções conhecidas às generalizações, e nós lunáticos certamente esperamos não ter descoberto todos os minerais e tipos de rochas que ocorrem na Lua. No entanto, amostras conhecidas de composição e mineralogia incomum são raras e geralmente ocorrem apenas como pequenos (<1 grama) clichês em brechas ou no solo. Não temos motivos para suspeitar, com base em dados obtidos em órbita nas missões Clementina e Prospector Lunar, que qualquer região da Lua é rica em tipos de rochas significativamente diferentes daquelas que conhecemos ou postulamos que possam existir. A maioria dos processos de formação de minério na Terra envolve água, por isso não esperaríamos nenhum depósito de minério escondido na Lua. Tenha em mente que, se mais de 400 meteoritos lunares foram jateados da Lua e encontrados na Terra, então em qualquer ponto da superfície lunar pode haver rochas de qualquer outro ponto. Por esta razão, o fato da superfície lunar ter sido “mal amostrada” pelas missões Apollo e Luna não é, por si só, um bom motivo para suspeitar que existem rochas muito diferentes daquelas que estudamos em pontos não amostrados na Lua. Dezenas de milhares de rochas lunares e rochedos têm sido estudados desde as missões Apollo. É altamente improvável que qualquer meteorito lunar ainda não encontrado seja substancialmente diferente nos minerais que contém ou em seu caráter geoquímico das rochas lunares e meteoritos lunares Apollo.

Falsificados

Any geoscientist (e tem havido milhares de pessoas de todo o mundo) que tem estudado amostras lunares sabe que quem pensa que as amostras lunares Apollo foram criadas na Terra como parte da conspiração governamental não sabe muito sobre rochas. As amostras da Apollo são boas demais. Elas contam uma história autoconsistente com um enredo complexamente entrelaçado que é melhor do que qualquer história que qualquer conspirador poderia ter concebido. Tenho estudado rochas e solos lunares por mais de 50 anos e não consegui “fazer” nem mesmo uma imitação pobre de uma brecha lunar, solo lunar, ou uma égua basáltica no laboratório. E com todo respeito aos meus colegas espertos nos laboratórios do governo, ninguém no “governo” poderia fazer isso também, mesmo agora que sabemos como são as rochas lunares. As amostras lunares mostram evidências de formação em um ambiente extremamente seco, sem oxigênio livre e com pouca gravidade. Algumas têm crateras de impacto na superfície e muitas mostram evidências de um conjunto de efeitos imprevistos e complicados associados a grandes e pequenos impactos de meteoritos. As rochas lunares e o solo contêm gases (hidrogênio, hélio, nitrogênio, neônio, argônio, crípton e xenônio) derivados do vento solar com proporções isotópicas diferentes das amostras terrestres dos mesmos gases. Elas contêm danos cristalinos dos raios cósmicos. As rochas ígneas lunares têm idades de cristalização, determinadas por técnicas que envolvem radioisótopos, que são mais antigas do que qualquer rocha terrestre conhecida. (Qualquer um que descubra como falsificar isso é digno de um Prêmio Nobel). Era mais fácil e mais barato ir à Lua e trazer de volta algumas rochas do que seria criar todas essas características fascinantes na Terra.

Maternidad y todo