Az Apollo tudományos eredményei

Jóllehet a fő cél az űrverseny megnyerése volt, a NASA igyekezett az Apollo-küldetésekből és az azt követő űrszondák adataiból a lehető legtöbb tudományos eredményt kipréselni.

A kőzetminták tudományos célú gyűjtését már az Apollo–11 űrhajósai megkezdték, méghozzá első és legsürgősebb feladatukként. A gyűjtött minták mennyisége a későbbi, különösen a holdjáróval felszerelt küldetések során egyre nőtt. A minták elemzése hozzájárult a Hold ásványösszetételének és múltjának megismeréséhez, továbbá hamar bebizonyosodott, hogy a Holdon nincsenek mikroorganizmusok, amelyek esetleg veszélyesek lennének a földi élet számára. Már az Apollo–11 űrhajósai magukkal vitték az Apollo holdfelszíni tudományos műszercsomag (ALSEP, Apollo Lunar Science Experiment Package) egyszerűsített változatát.

Buzz Aldrin jobb kezében a lézertükörrel, baljában a szeizmométerrel. (Kép: NASA)

Miután az első sikeres leszállással teljesítették a Kennedy elnök kijelölte célt, a továbbiakban a tudományos kísérletekre is több lehetőség nyílt. Az Apollo–12 űrhajósai, Pete Conrad és Alan Bean már két napot töltöttek a Holdon, és ennek megfelelően két holdsétájuk során több kőzetet is gyűjtöttek, mint Armstrong és Aldrin. Minőségi ugrást és jelentős mennyiségi előrelépést jelentett az Apollo–15-től a holdjáró használata. A geológiai jellegű tudományos munka betetőzését az jelentette, hogy az utolsó küldetés, az Apollo–17 egyik holdraszálló űrhajósa az a Harrison Schmitt volt, akinek geológiából PhD fokozata volt, és aki korábban az űrhajósokat geológiai alapismeretekre tanította. Fontos eredményeket adtak a felszínen elhelyezett, az ALSEP csomag részét alkotó szeizmométerek. Működésüket nem bízták a véletlenre, azaz nem hagyatkoztak pusztán a természetes eredetű holdrengések megfigyelésére, hanem a Saturn S–IVB rakétafokozat és a holdkomp felszálló részének a Holdba ütköztetésével mesterséges rengéseket is kiváltottak.

Alan Bean üzembe helyezi az ALSEP műszercsomagot. (Kép: NASA)

A NASA asztrogeológiai programjának alapítója és vezéralakja Eugene Shoemaker volt, aki annak bizonyításával szerezte hírnevét, hogy az arizonai Barringer-kráter nem vulkanikus, hanem becsapódásos eredetű. Ezek után erősödött a gyanú, hogy az akkoriban széles körben elterjedt vélekedéssel ellentétben a Hold kráterei sem vulkanikus, hanem becsapódásos eredetűek. A feltevést a holdi tengerek (mare) és felföldek (terra) területéről gyűjtött minták elemzésével sikerült is bizonyítani, oly mértékben, hogy azóta a Naprendszer korai szakaszában a becsapódásokat tekintjük a kőzetbolygók fő felszínformáló hatásának. A kőzetek korának meghatározása alapján lehetővé vált a kráterek egymásra rakódásán alapuló, rétegtani (sztratifgráfiai), relatív kormeghatározás kalibrálása, vagyis az abszolút korok meghatározása, beleértve a Naprendszer egészének korát is.

Az Apollo-program tudományos témái szerteágazóak voltak, beletartozott a holdpor elemzése, a holdi erőforrások felderítése, a Hold fotografikus feltérképezése, a Hold szekuláris (évszázados) gyorsulásának (azaz a Földtől való fokozatos távolodásának) kimutatása, valamint űrorvostani és sugárzásbiológiai vizsgálatok. Választ kaptunk arra is, miért sötétebbek a holdi tengerek a felföldeknél: az Apollo-minták igazolták, hogy a marékat főként bazalt alkotja, amiből arra lehetett következtetni, hogy ezeket a területeket a holdkéreg becsapódások nyomán létrejött repedésein keresztül előtörő láva öntötte el.

A Hold innenső (balra) és túlsó oldala a Lunar Reconnaissance Orbiter felvételei alapján. A Hold túlsó oldalán fedezték fel a Naprendszer legnagyobb becsapódásos medencéjét, a Déli-sarki – Aitken-medencét. (Kép: NASA / Arizona State Univ.)

Az Apollo-programnak köszönhetően derült fény a Hold eredetére is. Amikor az Apollo–11 űrhajósai 1969-ben megérkeztek a Holdhoz, még három, a Hold eredetét magyarázó tudományos hipotézis létezett. Az egyik szerint a Föld és a Hold egyetlen folyamat eredményeként, együtt keletkeztek, ezért kémiai szempontból azonosaknak kell lenniük. A minták azonban vasban és illékony anyagokban szegénynek bizonyultak, ami cáfolta a hipotézist. A másik elképzelés szerint a Föld valamikor befogta a valahol nem túl távol, de a Föld keletkezésétől független folyamat eredményeképpen létrejött Holdat. Az oxigénizotópok aránya Apollo-mintákban azt mutatta, hogy a két égitestnek a Naptól azonos távolságban kellett keletkeznie. A vas és az illékony anyagok hiánya azonban ennek a hipotézisnek is ellent mondott.

Az Apollo–15 egyik, főként bazaltból álló mintája. (Kép: NASA / Johnson Space Center)

A két hipotézis ezen hiányosságai adtak teret annak az először 1975-ben napvilágot látott feltevésnek, miszerint a Földet ért óriási becsapódás szakíthatta ki bolygónk testéből azt az anyagot, amelyből a Hold összetömörült. A becsapódó Mars nagyságú testet Theiának nevezték el, a becsapódás időpontját pedig akkorra tették, amikor mindkét égitest belseje már differenciálódott, azaz kialakult a mag, a köpeny és a kéreg. Amikor a Theia eltalálta a Földet, mindkét égitest vastartalma a Földé lett, míg a szétszóródó törmelék anyagát főként a Theia köpenye alkotta, ami viszont felforrósodott, ezért az illékony anyagok megszöktek, ezért hiányoznak ezek az Apollo-mintákból.

Az 1970-es években vetették fel először, hogy a Naprendszer fiatal korában egy Mars méretű test csapódhatott a Földbe, és a kidobódó anyagból tömörült össze a Hold. (Kép: Don Davis / The New Solar System)

Az Apollo-minták elemzése azonban nem ért véget az 1970-es években. Bizonyos mennyiséget szándékosan félretettek azzal a céllal, hogy azokat majd akkor elemezzék, amikor új technikákat is be tudnak vetni. Így sikerült a 2000-es évek elején az Apollo–15 és –17 egyes mintáiban csekély mennyiségű víz jelenlétét kimutatni. Ennek és más, további felfedezéseknek az ismeretében a kutatók módosították a becsapódásos hipotézist, amitől azonban az túlságosan bonyolulttá vált. Végül, 2017-ben dolgozták ki a synestia (fánk) hipotézist, amely annyiban tér el a korábbi becsapódásos hipotézistől, hogy a kutatók feltételezése szerint a kozmikus ütközés nyomán az ős-Föld teljes anyaga elgőzölgött, majd a fánk (tórusz) alakú anyagából egyszerre tömörült össze a Föld és a Hold. Ez a hipotézis sem tekinthető a végső válasznak a Hold eredetének kérdésére, mert nem ad választ az Apollo-mintákban talált víznyomok jelenlétére.

A becsapódáskor kidobott anyag fánk alakban vette körül a Földet, ebből tömörülhetett össze a Hold. (Fantáziarajz: Sarah Stewart)