Régebben csak a meteoritokat tanulmányozhattuk mint idegen égitestről származó, kézbe is vehető anyagokat. az Apollo-expedíciók óta viszont “kezünkben van” a Hold.

A Hold felszínén található kőzetek két fontos okból is mások, mint a földiek: 1. más volt a Holdnak a belső története, amely a kőzeteket “kitermelte”; 2. mások voltak a kőzeteket átalakító holdi felszíni viszonyok.

Ha Földünkről gondolatban eltüntetjük az óceáni vízréteget, két fontos kőzettípust azonosíthatunk rajta: a tengerfenék bazaltjait és a kontinensek gránitos átlagösszetételéhez kapcsolódva megjelenő felszíni üledékeket. Hasonló felbontással nézve a Holdat, azon is sötét (ma már tudjuk bazaltos) "tengereket" és világos (ma már tudjuk: anortozitos*) felföldeket látunk. Rögtön észleljük: a két égitest “közös” kőzettartománya a bazalt.

Nemcsak a kőzetszínképek vizsgálata, hanem a magmás kőzettan is megtanított bennünket arra, hogy a kőzetbolygók “közös nevező”-je a bazalt. A bazaltok szerepére a földi kutatásban is csak a 60-as években találtak rá: a Föld felszínére ömlött bazaltok a Föld köpenyének parciális olvadékai*. A földi köpeny viszont lényegében kondritos* összetételű, azzal a különbséggel, hogy a vas kiolvadt belőle, és a magban gyűlt össze. A kondritos anyag a Naprendszer ősi anyaga, s bizonyos meteoritokban még ma is megőrződött. Ezért minden bolygótesten, így a Holdon is megtalálható a kondritos köpeny. Mi több, még néhány száz kilométeres kisbolygókon is kiolvadással létre tudott jönni belőle a bazalt. (Ilyen kisbolygó például a Vesta.) Bazaltos meteoritokat a holdkőzetek “kézbevétele” előtt is ismertünk. Néhányukról például kimutatták, hogy – naprendszeri idő szerint – fiatalok. Azt feltételezték, később igazolták is, hogy a Marsról származnak. Csak a Holdról nem volt még anyagunk, s a meteoritok között sem tudtunk addig holdkőzetet azonosítani, míg magukat az eredeti holdkőzeteket nem tanulmányoztuk.

Ma már – 1994 óta – a magyar egyetemisták is vizsgálhatnak holdkőzeteket. A NASA Johnson Űrközpontjában húsz készletet készítettek, mindegyik tizenkét vékonycsiszolatot tartalmaz. E készleteket egyetemek kaphatják kölcsön; az idén harmadszor jutott el hozzánk, az Eötvös Loránd Tudományegyetemre egy ilyen készlet. Vizsgálatukkal keresztmetszetet kaphatunk a Hold kőzeteiről, segítségükkel fölvázolhatjuk még a Hold fejlődéstörténetét is. (lásd: ÉT/1994/29. szám 904. oldal: dr. Kubovics Imre és B. Sz.: A Hold kőzetei).

A Hold rétegeinek kezdeti elkülönülése (fent)
és a mai szerkezet (lent)

A hazai holdikőzettan-órákon már több száz tanuló vett részt, s a magyar űrtáborok “diákűrhajósai” is láthatták a bemutatott mintákat.

A US Geological Surveynél külön térképek készültek az egyes leszállási helyekről. Ilyen geológiai holdtérképeken tudjuk legszemléletesebben összefoglalni mindazt, amit az Apollo-expedíciók jóvoltából a Holdról megismertünk.
A szép, színes geológiai térképek a felszínre nyúló kőzettesteket* ábrázolják. Igyekeznek a megfigyelhető formákat még a felszín alatt is nyomon követni. A kőzettestrétegekből rétegtani (sztratigráfiai) egységeket, sorozatokat állítanak össze.
A földi rétegtan alapelvei szerint térképezték föl a Holdat is. A legfiatalabb rétegek vannak legfölül, s az egyre idősebbek rendre lejjebb sorakoznak. (Steno 330 éve megjelent cikkében fogalmazta meg először ezt a rétegtani alaptörvényt.) A település sorrendjéről tudósítanak a rétegek átfedési viszonyai, de a távolabb eső, egymásra nem nyúló rétegeket is össze kell hasonlítani. Ilyenkor a rétegek oldalirányú folytonosságát kráterstatisztikák felhasználásával bizonyítják.
A Holdon a sugársávos kráterek a legfiatalabbak (1. kopernikuszi emelet), ezeket követik a még mindig fiatalosan tagolt, de sugársáv nélküli kráterek (2. eratoszthenészi emelet). Mindkettő foltnyi réteg csak, bár a Tycho- vagy a Kopernikusz- kráter sávjai messzire nyúlnak. A foltnyi rétegek alatt két nagy kiterjedésű réteg következik: az Imbrium-medence (3. imbriumi emelet) és a Nektár-medence (4. nektári emelet) rétege. Legalul fekszik a krátermezőkkel borított terravidékek (5. prenektári) emelete.

Ezt a relatív sort “igazította óráinkhoz” a Földre hozott holdkőzeteken elvégzett abszolút kormeghatározás. Míg a földi korokat legfeljebb 100 millió évekkel mérjük, addig a holdi korok esetében milliárd éveket emlegetünk. (Földünkön a légkör és az óceánok, valamint a bioszféra “malma” – a málás, az üledékképződés – az ősi kőzeteket hamar elfedi.) Leegyszerűsítve azt mondhatjuk, hogy a Holdon minden tízszer olyan idős, mint a párja a Földön. Igaz, a Földön is előfordulnak 3,8 milliárd éves kőzetek, de ezek ritkák. Ha az óceáni bazaltok többségükben néhány 100 millió évesek, a holdi bazaltok tízszer ilyen idősek, koruk 3,2 és 3,8 milliárd év között változik. A holdi terrák anortozitja még idősebb, némelyiknek a kora eléri a 4,2 milliárd évet is. A breccsák a legfiatalabbak, van közöttük néhány százmillió éves is. Ez a kormeghatározás az, amit nem lehet a távolból elvégezni.

Azokkal a kőzetmintákkal, amelyeket a térképezésből már ismert geológiai környezetből gyűjtöttek, rekonstruálni lehetett a Hold fejlődéstörténetét is. A holdi terrák anortozitjai és a bennük mért ritkaföldfémek eloszlása különös és fontos eseményt bizonyított. Egykor a Hold külső rétegei megolvadtak, s 4,4 milliárd évvel ezelőtt hatalmas magmaóceán borította a Holdat. A magmaóceán lehűlése során a plagioklász földpát (CaAl2Si2O8) az olvadékzóna tetején gyűlt össze, s létrehozta a világos színű felföldek anortozitját. A sűrűbb ásványok az olvadékzóna aljára süllyedtek. Ez a differenciálódás hosszú ideig tartott. A vastagodó holdi kéregben a nagyobb becsapódások óriási körkörös medencéket hoztak létre. A töréseken át a Hold köpenyéből bazaltos láva szivárgott a felszínre, s csaknem egymilliárd éven át tartó vulkáni tevékenységgel feltöltötte ezeket a medencéket. Némelyik talaja titánban igen gazdag, ilyenek például az Apollo-11 leszállási helyéről gyűjtött minták.

A bazaltos vulkanizmus csendesedésével a nagy felszínformáló események elültek. Az egyre vastagodó holdi kérget az űrből is mind kevesebb nagybecsapódás érte. Mindazonáltal folyamatos a meteorbombázás és ez a kráterek talaját állandóan őrli és breccsákká süti össze. Ezeknek több változatát is bemutatja a NASA holdi vékonycsiszolat-gyűjteménye. A breccsa a breccsában szövet a talaj anyagából összesült breccsát is tartalmaz. Ebben parányi üveggyöngyök is találhatók, amelyek a becsapódáskor megolvadt anyagból keletkeztek, nem úgy, mint a narancsszínű talaj gömböcskéi. (Ilyen becsapódási szferulák a Földön is előfordulnak a nagy korszakhatárokkal egybeeső becsapódások rétegeiben. Arra a jelenségre, hogy szferulákkal is lehet rétegeket azonosítani, szintén a holdi anyagok vizsgálata hívta föl a figyelmet.)

Az Apollo-expedíciók kutatási eredményeire építve a NASA 1970-ben szervezte meg először, s azóta minden év március harmadik hetében – tehát épp most – megtartja a Holdi és Planetáris Tudományok Konferenciáját Houstonban. (Magyarország az idei 30. ilyen konferencián tizenkét közleménnyel szerepel.) Egy frappáns, szép eredmény zárja cikkünket. Már láttuk, hogy a fotogeológia két nagy kőzettartományt térképezett a Holdon: a “tengeri” bazaltokat és a felföldi anortozitokat. Az Apollo-leszállások helyéről hozott breccsák vizsgálata, valamint az azóta a Hold köré állított Clementine és Lunar Prospector űrszondák sugárzásvizsgálata azonban egy harmadik, ugyanennyire fontos komponens jelenlétét is kimutatta. Ez pedig a káliumban szegény, ritka földfémekben és foszforban gazdag úgynevezett KREEP összetevő (Kalium Rare Earth Elements and Phosphorus). Ma az Apolló-program leszállási helyeinek anyagát e három összetevőből jól “ki lehet keverni”. A geokémiai mérések azonban azt is kimutatták, hogy fém–vas–nikkel–kobalt komponense szintén van a KREEP-anyagnak. Ezt egy hatalmas vasösszetevőjű meteorit becsapódásának tulajdonítja, amelynek anyaga szétterült a Holdon.

Egy újságcikk 1989-ben azt írta: Firenzében a dóm kupolájának megépítése volt a reneszánsz Apollo-programja. Valóban, ahogy Brunelleschi kupolája azóta is koronázza a városképet, a XX. század tudományát is így koronázzák majd meg az utókor szemében az Apollo-expedíciók Holdra szállásai.