Sateliittikuvia kuun pimeältä puolelta

"Now a French astronomer has obtained some of the most definite proof yet that occasionally something does disturb the lunar surface.

It was seen in 1992 by veteran lunar observer Audouin Dollfus of the Observatoire de Paris using the one metre (39 inch) Meudon reflecting telescope. He has only just finished analysing the results, and has submitted them for publication.

Fading light

On 30 December, he noticed a series of glows on the floor of the large crater Langrenus. They were definitely not there the day before. Professor Dollfus observed them for several days before they faded.

Each time he returned to the telescope he noticed that the shape of the glows had changed.

He believes that the glows are due to escaping gas that lifts dust above the lunar surface into sunlight.

Some lunar observers have expressed surprise that such a mist should have been seen above Langrenus which was not regarded as a prime candidate for lunar changes.

Professor Dolfuss points out that Langrenus, when observed in detail, has an extensive series of fractures on its crater floor and the gas could be escaping from these.

Man on the Moon

So-called "Transient Lunar Phenonemon" (TLP) have been reported from time to time but definite evidence has been lacking.

Responding to observations from the ground, Neil Armstrong was asked to look for glows on the Moon during the Moon landing in July 1969. He reported seeing a part of the Moon glow, but later could not be sure which region it was.

In 1994, the Clementine lunar orbiting satellite observed the crater Aristarchus before and after a TLP was seen from the Earth. Clementine spectral data suggested that parts of the crater had changed color slightly."

http://www.crystalinks.com/lunarmining.html

http://www.nationalufocenter.com/space/moonmining.shtml

http://www.vgl.org/webfiles/jon/gassendi.htm

http://www.fortunecity.com/marina/breakwater/442/id63.htm

http://www.fortunecity.com/marina/breakwater/442/id64.htm

http://www.bibliotecapleyades.net/luna/esp_luna_4.htm

Kuun kivet ovat yksilöllisiä Kuulle. Veden puute, raudan yleinen läsnäolo ja tietty kemiallisten elementtien suhde erottaa ne selvästi Maan kivistä. Kuitenkin mineraaleja, joista kivet muodostuvat, löytyy muutamia poikkeuksia lukuun ottamatta myös Maasta.

Mineraali on määritelty kiinteäksi kemialliseksi komponentiksi, joka muodostuu luonnollisesti, jolla on tietty määritelty kemiallinen koostumus, joka vaihtelee tietyissä rajoissa tai ei ollenkaan, jonka atomit ovat järjestäytyneet määrätyllä tavalla ja joka voidaan mekaanisesti erottaa toisista kiven mineraaleista.

Mineraalit ovat avainasemassa, kun pyritään ymmärtämään Kuun kiviä, koska niiden koostumus ja atomirakenne heijastavat fysikaalisia ja kemiallisia oloja, joiden alla kivet ovat muodostuneet. Analysoimalla mineraaleja on määritetty lämpötiloja, paineita, jäähtymisnopeuksia kaasujen osittaisia paineita, jotka esiintyvät Kuun kivien muodostumisen aikana. Useimmat Kuun, kuten myös Maan, mineraalit ovat yhden tai useamman päätejäsenen muodostamia mineraaleja.

Mineraalin kiderakenne kertoo määrätystä ja tietystä atomijärjestyksestä. Kiderakenne ja eri ionien suhteet kertovat mineraalin luonteesta mutta myös sen alkuperästä. Kuun pinnalla on regoliittia, pölyä, joka on muodostunut törmäysten sekoittaessa Kuun rakenneaineita keskenään. Näin ollen regoliitista saa melko hyvän käsityksen Kuun mineraalijakaumasta

90% Kuun mineraaleista on silikaatteja, jotka koostuvat pääasiassa piistä ja hapesta. Yleisimpiä silikaattimineraaleja ovat pyrokseeni (Ca,Fe,Mg)2Si2O6, plagioklaasi (Ca,Na)(Al,Si)4O8 ja oliviini (Mg,Fe)2SiO4. Kuussa mineraaleissa rauta esiintyy hapettuneena ja yleisimmin Fe3 :na kuin Fe2 :na.

Toisiksi yleisimmät mineraalit ovat oksidimineraalit, joista koostuu 20% kivien tilavuudesta. Tunnetuin oksidimineraali on ilmeniitti (Fe,Mg)TiO3 ja toisiksi tunnetuin on spinelli, jolla on melko laajasti vaihteleva koostumus. Spinellejä ovat kromiitti FeCr2O4, ulvösspinelli Fe2TiO4, herkyniitti FeAl2O4 sekä spinelli MgAl2O4. Toinen oksidin faasi, joka esiintyy vain titaanirikkaissa Kuun basalteissa, on armalkoliitti (Fe,Mg)Ti2O5.

Lisäksi on kaksi mainitsemisen arvoista mineraalia, sillä vaikka niitä esiintyy Kuussa vain vähän, ne heijastavat pelkistävää vähähappista ympäristöä, jossa Kuun kivet muodostuivat. Nämä mineraalit ovat metallinenrauta, joka yleensä sisältää pieniä määriä nikkeliä ja kobolttia, sekä troiliitti, joka on suhteellisen puhdasta FeS.

Kuitenkin harvinaisista mineraaleista saadaan usein yksilöllisempää ja tärkeämpää tieteellistä tietoa kuin yleisimmistä mineraaleista.



Silikaatit

Silikaatit ovat Kuun kuoren ja vaipan kivien yleisimpiä mineraaleja. Nämä mineraalit muodostavat muiden mineraalien kanssa erilaisia alankoalueiden laavabasaltteja sekä monimutkaisia sarjoja ylänköjen kiviä. Apollo ja Luna näytteistä on tutkittu, että silikaateista pyrokseenia on Kuun kivissä 8,5 ñ 61,1 tilavuusprosenttia, plagioklaasia 12,9 ñ 69,1 tilavuusprosenttia ja oliviinia 0,2 ñ 17,5 tilavuusprosenttia.

Pyrokseeni

Pyrokseenit ovat kemiallisesti monimutkaisimpia Kuun silikaateista. Ne ovat kuitenkin erinomaisia kivien kehityshistorian ja muodostumisolosuhteiden lähteitä. Pyrokseeneilla on vaihteleva rakenne ja niissä esiintyy suurin osa kivien kemiallisista elementeistä. Pyrokseenit kykenevät majoittamaan paljon erilaisia kationeja, jotka heijastavat kiven kemiallista ja kiteytymishistoriaa. Kuun pyrokseeneissa ei esiinny lainkaan Fe3 :aa ja natriumia esiintyy vain vähän. Lisäksi Kuun pyrokseeneissä voi havaita merkkejä reaktioista, kuten uudelleen kiteytymisestä, jotka ovat tapahtuneet sulamislämpötilan alapuolella.

Plagioklaasi maasälpä

Suurin osa Kuun maasälvistä kuuluu plagioklaasin sarjaan, joka käsittää kiinteitä kideratkaisuja albiitin (NaAlSi3O8) ja anortiitin (CaAl2Si2O8) välillä. Koska Kuussa alkalit ovat huvenneet loppuun, ei plagioklaasissa esiinnyt juurikaan natriumia, joka on albiitin komponentti, verrattuna Maan plagioklaaseihin. Mielenkiintoinen alankoalueiden basalttien plagioklaaseihin liittyvä ongelma on se, kuinka havaitut rauta ja magnesium sopivat kiderakenteeseen. Smith osoitti 1974, että raudan pitoisuus alankobasalttien plagioklaasissa on korkeampi kuin Kuun ylänköjen kivissä ja raudan määrä korreloi positiivisesti albiitin määrän kanssa. Plagioklaasi voi pyrokseenin tavoin käydä läpi kiinteytymisen jälkeen tapahtuvia reaktioita. Alkuperäisessä plagioklaasissa, kun se alun perin kiteytyi ensimmäisen kerran, on voinut olla suuria pitoisuuksia rautaa ja magnesiumia sen tetraedrin sivuilla.

Oliviini

Oliviinin pääasialliset rakenteen vaihtelut aiheutuvat raudan vaihdosta magnesiumiksi. Raudan päätejäsentä kutsutaan fayaliitiksi (Fe2SiO4) ja magnesiumin päätejäsentä forsteriitiksi (Mg2SiO4). Kaikista magnesiumrikkaimmissa oliviinirakeisissa alankobasalteissa fayaliittia on vain 20%. Suurimmassa osassa oliviini ylänköbasaltteja fayaliittia on 20-70% ja vain harvoissa 70-100%. Kuitenkin muutamat alankobasaltit sisältävät hyvin rautarikasta oliviinia, jossa fayaliittia on 90-100%. Nämä oliviinit ovat osa tasapainoista kolmifaasista kokoonpanoa, joka kiteytyi pysyvästi myöhäisen vaiheen rautarikastuneesta osasta sulanutta alankobasalttia. Muita Kuun oliviinien merkittäviä elementtejä ovat kalsium, mangaani, kromi ja alumiini. Kalsium vaihtelee suoraan verrannollisesti rautapitoisuuden kanssa ja se voi olla indikaattori mittaamaan jäähtymistä. Kuun alankobasalttien oliviinit ovat selvästi kromirikastuneempia kuin Maan basalttien oliviinit.

Piimineraalit: Kvartsi, cristobaliitti ja tridymiitti

Piimineraalit sisältävät useita rakenteellisesti erilaisia mineraaleja, joiden kaava on yksinkertaisesti SiO2. Nämä mineraalit ovat yleisesti ottaen harvinaisia Kuussa perustuen Kuusta tuotujen näytteiden antamiin tietoihin. Tämä vähyys on yksi tärkein mineraloginen ero Kuun ja Maan välillä. Suhteellinen piimineraalien puute Kuussa on tulos monista tekijöistä. Yksi syy on se, että Kuu ei ole ilmeisesti kehittynyt kemiallisesti vähäpiistä ja korkea-alumiinista anortosiittikuorta pitemmälle. Piimineraalit ovat kuitenkin tärkeitä, kun määritellään joidenkin kuukivien luokkaa ja alkuperää. Piimineraalit voivat kuitenkin olla yleisempiä kuin näytteiden perusteella on arvioitu.

Kuusta löydetyt piimineraalit ovat cristobaliitti, kvartsi ja tridymiitti. On mielenkiintoista ettei Kuusta törmäyskraattereista löydy coesiittia tai stishoviittia, joita löytyy Maan törmäyskraattereista.

Yleisin piimineraali alankojen basalttilaavassa on cristobaliitti, jota on joissakin basalteissa jopa 5 tilavuusprosenttia. Kuun cristobaliittissa on yleensä jakautuneita ja kaartuneita murtumia, jotka kertovat, että se on muuttunut korkean lämpötilan kiderakenteesta alhaisen lämpötilan kiderakenteen omaavaksi jäähtymisen aikana. Toisissa alankobasalteissa on kiteitä tridymiitistä, joka on kehittynyt epätäydellisesti cristobaliitista muodostaen kiviä, jotka sisältävät sekä tridymiittiä että cristobaliittia. Nämä mineraalit eivät kuitenkaan kerro paljoakaan laavan kiteytymislämpötilasta, sillä ne ovat stabiileja melko suuressa lämpötilahaarukassa ja ne voivat muodostua myös metastabiilisti. Cristobaliitti näyttää esiintyvän epäsäännöllisinä hippuina kiilautuneena muiden kiteiden sekaan kun taas tridymiitti muodostaa listamaisia kiteitä.

Muita silikaattimineraaleja

Kuussa esiintyy useita muitakin mineraaleja, mutta niitä on vain vähäisiä pitoisuuksia. Kuitenkin jotkut, kuten tranquillitiitti ja pyroxferroiitti, ovat yksilöllisiä Kuun mineraaleja, mutta toiset, kuten zircon ja potassium, jotka ovat tyypillisiä Maassa, ovat harvinaisia Kuussa. Harvinaisuudestaan huolimatta nämä mineraalit ovat tärkeitä, sillä niihin on rekisteröitynyt basalttien kiteytymisen viimeiset vaiheet ja ne ovat yleensä rikastuneet Maassa harvinaisista elementeistä ja radioaktiivisista elementeistä, joita käytetään joissain tapauksissa ajanmäärityksessä.



Oksidimineraalit

Oksidit ovat paljon yksilöllisempiä kuukivissä kuin silikaattimineraalit. Yleisimpiän oksidimineraalien, ilmeniitin, spinellin ja armalcoliitin, lisäksi on harvinaisempia oksidimineraaleja, kuten rutiili (TiO2), baddeleiitti (ZrO2) ja zirconiliitti [(Ca,Fe)(Zr,REE)(Ti,Nb)2O7]. Suurimmat syyt Maan ja Kuun oksidimineraalien eroavaisuuksiin ovat niiden erilaiset pinnat ja sisukset. Koska Kuulla ei ole huomiolle pantavaa ilmakehää, sillä ei ole eristävää kerrosta, joka pidättäisi Auringon energiaa ja suojaisi sen kosmisilta ja galaktisilta säteiltä. Pintojen ympäristöjen eroista johtuen Kuun oksidimineraalit muodostuvat aivan erilaisissa olosuhteissa kuin Maassa. Kuussa muodostumislämpötila on korkeampi, hapen paine on alhaisempi ja vettä ei ole lainkaan. Vaikka oksidimineraalit ovat silikaattimineraaleja harvinaisempia, ne kertovat olosuhteista, joissa kivet muodostuivat.

Ilmeniitti

Ilmeniitti on Kuun yleisin oksidimineraali, mutta sen pitoisuus vaihtelee laajasti Kuun eri osien alankobasalteissa. Mitä suurempi TiO2 pitoisuus alkuperäisessä magmassa on, sitä suurempi on kiven ilmeniittipitoisuus. Tavallisesti ilmeniitti esiintyy alankojen basalteissa terävinä muutamien millimetrien pituisina kiteinä. Normaalisti se muodostuu kiteytymisen puolivälin vaiheilla, jolloin se on läheisesti liittyneenä pyrokseeniin. Ilmeniittiä muodostuu myös myöhemmässä vaiheessa alemmassa lämpötilassa, jolloin se on liittyneenä metalliseen rautaan ja troiliittiin. Apollo 17:sta kivissä ilmeniitti on kuitenkin ilmeisesti muodostunut reaktiossa varhaisen vaiheen armalcoliittien sulaessa kiteytymisen aikana.

Spinellit

Spinelli on yhteisnimi ryhmälle mineraaleja, joilla kaikilla on kuutiomainen kiderakenne, mutta joiden koostumus vaihtelee laajasti ryhmän sisällä. Spinellit ovat toisiksi yleisin Kuun läpinäkymättömistä mineraaleista ja ne täyttävät jopa 10 tilavuusprosenttia tietyistä basalteista. Eri spinelliryhmien suhteet voidaan esittää diagrammana, joka tunnetaan Johnstonin rakenteellisena prismana. Suurin osa Kuun spinelleistä voidaan esittää kolmen komponentin systeeminä: FeCr2O4-FeTiO4-FeAl2O4. Kuun alankobasalteissa spinellit ovat läsnä kaikkialla ja ne esiintyvät hyvin monimuotoisesti. Kromiitti on ensimmäinen sulamisesta muodostuva spinellimineraali. Kun kromiittikiteen massa kasvaa, TiO2 ja FeO pitoisuudet kohoavat ja Al2O3, MgO sekä Cr2O3 pitoisuudet laskevat. Vaikka spinellit ovatkin yleisimmillään alankojen basalteissa, niitä esiintyy myös ylänköjen kivissä, kuten anorthosiitissä, anortosiitti gabbrossa, troctoliitissä ja näiden kivien törmäyssekoitteissa. Anorthosiitissä esiintyvä spinelli on tavallisesti kromiittia, jossa on pieniä määriä MgO:ta, Al2O3:ta ja TiO2:ta.

Armalcoliitti

Armalconiitti löydettiin ensimmäistä kertaa Apollo 11 alueelta, jossa sitä on pieniä osia titaanirikkaissa basalteissa. Sen koostumus on tarkasti esitettynä (Fe0,5Mg0,5)Ti2O5, mutta samaa nimeä käytetään kuvaamaan kiinteitä rakenteita, joiden koostumus vaihtelee FeTi2O5:n ja MgTi2O5:n välillä. Kemialliset analyysit armalcoliitistä ovat osoittaneet, että tärkeä titaani esiintyy ennemmin Ti3 :na kuin Ti4 :na. Myöhemmin on huomattu, että Ti3 :sta voidaan päätellä kiteytymisen aikaisen hapen fugasiteetti. Kuunäytteissä on kolmenlaisen koostumuksen sisältävää armalconiittia. Yleisin tyyppi on Fe-Mg armalcoliitti, jota löytyy titaanirikkaista Apollo 11 ja 17 basalteista, mutta sitä on löydettävissä kaikista kuulentojen tutkimusalueista. Toinen armalcoliitin rakenteelliselle tyypille on luonteenomaista korkeat ZrO2, Cr2O3 ja CaO pitoisuudet. Näin ollen sitä kutsutaan Cr-Zr-Ca armalcoliitiksi. Kolmas tyyppi on ensimmäisen ja toisen tyypin välimuoto. Sitä kutsutaan Zr-armalcoliitiksi ja siinä on huomioitavia määriä ZrO2:ta, Y2O4:a ja Nb2O5:tä.

Muita oksideja

Ainoat muut merkittävät Kuun oksidimineraalit ovat rutiili (TiO2) ja baddeleyitti (ZrO2). Yleisesti rutiili esiintyy ilmeniitin yhteydessä. Baddeleyitti on yleinen tietyissä Apollo 14:sta törmäyksissä sulaneissa kivissä, joissa se on liittyneenä schreibersiittiin.



Sulfidimineraalit

Rikki on suhteellisen epävakaa elementti, joka esittää kaksoisroolia Kuussa: tapauksissa, jotka johtavat Kuun pyroklastisiin purkauksiin, ja kaasuissa, jotka vapautuvat törmäysten aiheuttamassa kuumentumisessa. Kappaleeksi, jonka pinta on muuten hyvin köyhä epävakaista elementeistä, Kuulla on kohtalaisen hyvät määrät rikkiä. Esimerkiksi Kuun alankobasalteissa on kaksi kertaa niin paljon rikkiä kuin tyypillisissä Maan basalteissa. Kuussa rikki esiintyy sulfidimineraaleissa, sillä hapen alhainen osapaine estää sen esiintymisen sulfaattimineraaleissa (SO4).

Troiliitti

Troiliitti (FeS) on yleisin Kuun kivien sulfidimineraaleista. Vaikka sitä tavallisesti onkin vähemmän kuin 1% kivien tilavuudesta, se on läsnä kaikkialla. Yleisesti se on liittyneenä metalliseen rautaan, ilmeniittiin ja spinelliin. Tavanomaisimmin troiliitti esiintyy lisänä alankojen basalteissa, joissa se on myöhäisen kiteytymisen tuote.

Muita sulfideja

Kuusta löytyy pieniä määriä muitakin sulfidimineraaleja, mutta ne ovat niin harvinaisia, että niillä on vain geologinen kuriositeetti, eivätkä ne kerro juuri mitään kivien alkuperästä.



Metallinen rauta

Metallista rautaa Fe0:aa löydetään Maasta vain vähän. Kuun kivissä se on kuitenkin kaikkialla läsnäoleva pienempi faasi pääasiassa siksi, että Kuun magmojen alkuperäisen kiteytymisen ja myöhempien meteoriittitörmäysten aikana vallitsi alhainen hapen osapaine. Metallinen rauta esiintyy Kuun kivissä kolmena erilaisena mineraalina erilaisina kiderakenteina. Nämä mineraalit esiintyvät vaihtelevina suhteina ja muodostavat mutkikkaita rakenteita. Niillä on myöskin erilaiset kemialliset koostumukset, joissa vaihtelee rauta ja nikkeli. Kamaciittilla (alfa-tyypin rauta) on ydinkeskeinen kuutiokiderakenne, jossa nikkeliä on 0-6 tilavuusprosenttia. Taeniitilla (gamma-tyypin rauta) on seinämäkeskeinen kuutiokiderakenne ja se sisältää nikkeliä 6-50%. Tetrataeniitilla on tetragonaalinen kiderakenne ja se on pohjimmiltaan FeNi:tä, jossa on 50± 2% nikkeliä. Kuunäytteissä kamaciitti on yleisin metallifaasi ja taeniitti on toisiksi yleisin. Tetrataeniitti on ainoastaan harvoin havaittu ja näin ollen todennäköisimmin peräisin meteoriiteista. Nämä mineraalit ovat muodostuneet neljässä erilaisessa prosessissa: normaalissa sulaneen materian kiteytymisessä, oksidien tai troiliitin ja oliviinin kiinteytyessä, FeO komponenttien kiinteytyessä törmäyksissä sulaneista silikaateista kuuperässä tai meteoriittien tuomana. Onkin tärkeää selvittää kuinka suuri osa FeNi:stä on Kuun ulkopuolista alkuperää. Kaikissa ensimmäisissä Kuusta tuoduissa näytteissä oli murusia metallista rautaa, mutta sitä oli kuitenkin aina alle 1% tilavuudesta. Apollo 16:sta breccia-näytteissä metallinen rauta oli ainoa läsnäoleva läpinäkymätön mineraali.



Fosfaattimineraalit

Kuun kivissä ja maaperässä on noin 0,5 tilavuusprosenttia P2O5:tä. Suurin osa siitä on sisältyneenä fosfaattimineraali whitlockiittiin Ca3(PO4)2 ja apatiittiin Ca5(PO4)3(OH,F,Cl). Kuteen vähäisimpien Kuun mineraalien ollessa kyseessä, fostaatit ovat myöhäisen vaiheen kiteytymisen tuotteita alankobassalteissa. Ne ovat kuitenkin yleisempiä ja aikaisemmin kiteytyneitä tietyissä ylänköjen KREEP-näytteissä. Fosfaatteja löytyy lisäksi metallipartikkelien yhteydestä.

Whitlockiitti

Whitlockiitti on yleisempi fosfaattimineraaleista ja sillä on suuremmat REE-pitoisuudet. Whitlockiitti voi lisäksi sisältää merkittäviä määriä FeO:ta, MgO:ta, Na2O:ta ja Y2O3:a. Se on myöskin U-rikastunutta. Whithlockiitin rauta ñ magnesium suhde vaihtelee huomattavasti, mutta REE-sisältö ei vaihtele kovinkaan laajasti.

Apatiitti

Apatiitti sisältää yhden OH, F tai Cl paikan yhtä kaavan yksikköä kohti. Veden puutteen vuoksi Kuun apatiiteilla on pieni OH pitoisuus, kun taas Maassa OH pitoisuus voi olla suhteellisen suuri verrattuna F ja Cl pitoisuuksiin. Toinen ero Maan ja Kuun apatiiteilla on se, että Kuun apatiiteilla on korkeammat Si, Y ja REE pitoisuudet.



Yhteenveto Kuun mineraaleista

Silikaatit

Pyrokseeni
Plagioklaasi maasälpä
Oliviini
Piimineraalit
Kvartsi
Cristobaliitti
Tridymiitti
Tranquilliitti
Pyroxferroiitti
Zircon
Potassium
Oksidit
Ilmeniitti
Spinellit
Kromiitti
Ulvösspinelli
Herkyniitti
Spinelli
Armalcoliitti
Rutiili
Baddeleyitti
Sulfidit
Troiliitti
Metallinen rauta
Kamaciitti
Taeniitti
Tetrataeniitti
Fosfaatit
Whitlockiitti
Apatiitti
LÄHTEET:

Heiken, Vaniman, French (1991). Lunar Sourcebook: A Userís Guide to the Moon, s. 121-155
Frondel Judith W. (1975). Lunar Mineralogy, s.17-93,132-143, 145-273

http://www.oulu.fi/astronomy/planetology/vulk/basaltit.html

Kuusälpä kirjoitti:

Kuun kivet ovat yksilöllisiä Kuulle. Veden puute, raudan yleinen läsnäolo ja tietty kemiallisten elementtien suhde erottaa ne selvästi Maan kivistä. Kuitenkin mineraaleja, joista kivet muodostuvat, löytyy muutamia poikkeuksia lukuun ottamatta myös Maasta.

Mineraali on määritelty kiinteäksi kemialliseksi komponentiksi, joka muodostuu luonnollisesti, jolla on tietty määritelty kemiallinen koostumus, joka vaihtelee tietyissä rajoissa tai ei ollenkaan, jonka atomit ovat järjestäytyneet määrätyllä tavalla ja joka voidaan mekaanisesti erottaa toisista kiven mineraaleista.

Mineraalit ovat avainasemassa, kun pyritään ymmärtämään Kuun kiviä, koska niiden koostumus ja atomirakenne heijastavat fysikaalisia ja kemiallisia oloja, joiden alla kivet ovat muodostuneet. Analysoimalla mineraaleja on määritetty lämpötiloja, paineita, jäähtymisnopeuksia kaasujen osittaisia paineita, jotka esiintyvät Kuun kivien muodostumisen aikana. Useimmat Kuun, kuten myös Maan, mineraalit ovat yhden tai useamman päätejäsenen muodostamia mineraaleja.

Mineraalin kiderakenne kertoo määrätystä ja tietystä atomijärjestyksestä. Kiderakenne ja eri ionien suhteet kertovat mineraalin luonteesta mutta myös sen alkuperästä. Kuun pinnalla on regoliittia, pölyä, joka on muodostunut törmäysten sekoittaessa Kuun rakenneaineita keskenään. Näin ollen regoliitista saa melko hyvän käsityksen Kuun mineraalijakaumasta

90% Kuun mineraaleista on silikaatteja, jotka koostuvat pääasiassa piistä ja hapesta. Yleisimpiä silikaattimineraaleja ovat pyrokseeni (Ca,Fe,Mg)2Si2O6, plagioklaasi (Ca,Na)(Al,Si)4O8 ja oliviini (Mg,Fe)2SiO4. Kuussa mineraaleissa rauta esiintyy hapettuneena ja yleisimmin Fe3 :na kuin Fe2 :na.

Toisiksi yleisimmät mineraalit ovat oksidimineraalit, joista koostuu 20% kivien tilavuudesta. Tunnetuin oksidimineraali on ilmeniitti (Fe,Mg)TiO3 ja toisiksi tunnetuin on spinelli, jolla on melko laajasti vaihteleva koostumus. Spinellejä ovat kromiitti FeCr2O4, ulvösspinelli Fe2TiO4, herkyniitti FeAl2O4 sekä spinelli MgAl2O4. Toinen oksidin faasi, joka esiintyy vain titaanirikkaissa Kuun basalteissa, on armalkoliitti (Fe,Mg)Ti2O5.

Lisäksi on kaksi mainitsemisen arvoista mineraalia, sillä vaikka niitä esiintyy Kuussa vain vähän, ne heijastavat pelkistävää vähähappista ympäristöä, jossa Kuun kivet muodostuivat. Nämä mineraalit ovat metallinenrauta, joka yleensä sisältää pieniä määriä nikkeliä ja kobolttia, sekä troiliitti, joka on suhteellisen puhdasta FeS.

Kuitenkin harvinaisista mineraaleista saadaan usein yksilöllisempää ja tärkeämpää tieteellistä tietoa kuin yleisimmistä mineraaleista.



Silikaatit

Silikaatit ovat Kuun kuoren ja vaipan kivien yleisimpiä mineraaleja. Nämä mineraalit muodostavat muiden mineraalien kanssa erilaisia alankoalueiden laavabasaltteja sekä monimutkaisia sarjoja ylänköjen kiviä. Apollo ja Luna näytteistä on tutkittu, että silikaateista pyrokseenia on Kuun kivissä 8,5 ñ 61,1 tilavuusprosenttia, plagioklaasia 12,9 ñ 69,1 tilavuusprosenttia ja oliviinia 0,2 ñ 17,5 tilavuusprosenttia.

Pyrokseeni

Pyrokseenit ovat kemiallisesti monimutkaisimpia Kuun silikaateista. Ne ovat kuitenkin erinomaisia kivien kehityshistorian ja muodostumisolosuhteiden lähteitä. Pyrokseeneilla on vaihteleva rakenne ja niissä esiintyy suurin osa kivien kemiallisista elementeistä. Pyrokseenit kykenevät majoittamaan paljon erilaisia kationeja, jotka heijastavat kiven kemiallista ja kiteytymishistoriaa. Kuun pyrokseeneissa ei esiinny lainkaan Fe3 :aa ja natriumia esiintyy vain vähän. Lisäksi Kuun pyrokseeneissä voi havaita merkkejä reaktioista, kuten uudelleen kiteytymisestä, jotka ovat tapahtuneet sulamislämpötilan alapuolella.

Plagioklaasi maasälpä

Suurin osa Kuun maasälvistä kuuluu plagioklaasin sarjaan, joka käsittää kiinteitä kideratkaisuja albiitin (NaAlSi3O8) ja anortiitin (CaAl2Si2O8) välillä. Koska Kuussa alkalit ovat huvenneet loppuun, ei plagioklaasissa esiinnyt juurikaan natriumia, joka on albiitin komponentti, verrattuna Maan plagioklaaseihin. Mielenkiintoinen alankoalueiden basalttien plagioklaaseihin liittyvä ongelma on se, kuinka havaitut rauta ja magnesium sopivat kiderakenteeseen. Smith osoitti 1974, että raudan pitoisuus alankobasalttien plagioklaasissa on korkeampi kuin Kuun ylänköjen kivissä ja raudan määrä korreloi positiivisesti albiitin määrän kanssa. Plagioklaasi voi pyrokseenin tavoin käydä läpi kiinteytymisen jälkeen tapahtuvia reaktioita. Alkuperäisessä plagioklaasissa, kun se alun perin kiteytyi ensimmäisen kerran, on voinut olla suuria pitoisuuksia rautaa ja magnesiumia sen tetraedrin sivuilla.

Oliviini

Oliviinin pääasialliset rakenteen vaihtelut aiheutuvat raudan vaihdosta magnesiumiksi. Raudan päätejäsentä kutsutaan fayaliitiksi (Fe2SiO4) ja magnesiumin päätejäsentä forsteriitiksi (Mg2SiO4). Kaikista magnesiumrikkaimmissa oliviinirakeisissa alankobasalteissa fayaliittia on vain 20%. Suurimmassa osassa oliviini ylänköbasaltteja fayaliittia on 20-70% ja vain harvoissa 70-100%. Kuitenkin muutamat alankobasaltit sisältävät hyvin rautarikasta oliviinia, jossa fayaliittia on 90-100%. Nämä oliviinit ovat osa tasapainoista kolmifaasista kokoonpanoa, joka kiteytyi pysyvästi myöhäisen vaiheen rautarikastuneesta osasta sulanutta alankobasalttia. Muita Kuun oliviinien merkittäviä elementtejä ovat kalsium, mangaani, kromi ja alumiini. Kalsium vaihtelee suoraan verrannollisesti rautapitoisuuden kanssa ja se voi olla indikaattori mittaamaan jäähtymistä. Kuun alankobasalttien oliviinit ovat selvästi kromirikastuneempia kuin Maan basalttien oliviinit.

Piimineraalit: Kvartsi, cristobaliitti ja tridymiitti

Piimineraalit sisältävät useita rakenteellisesti erilaisia mineraaleja, joiden kaava on yksinkertaisesti SiO2. Nämä mineraalit ovat yleisesti ottaen harvinaisia Kuussa perustuen Kuusta tuotujen näytteiden antamiin tietoihin. Tämä vähyys on yksi tärkein mineraloginen ero Kuun ja Maan välillä. Suhteellinen piimineraalien puute Kuussa on tulos monista tekijöistä. Yksi syy on se, että Kuu ei ole ilmeisesti kehittynyt kemiallisesti vähäpiistä ja korkea-alumiinista anortosiittikuorta pitemmälle. Piimineraalit ovat kuitenkin tärkeitä, kun määritellään joidenkin kuukivien luokkaa ja alkuperää. Piimineraalit voivat kuitenkin olla yleisempiä kuin näytteiden perusteella on arvioitu.

Kuusta löydetyt piimineraalit ovat cristobaliitti, kvartsi ja tridymiitti. On mielenkiintoista ettei Kuusta törmäyskraattereista löydy coesiittia tai stishoviittia, joita löytyy Maan törmäyskraattereista.

Yleisin piimineraali alankojen basalttilaavassa on cristobaliitti, jota on joissakin basalteissa jopa 5 tilavuusprosenttia. Kuun cristobaliittissa on yleensä jakautuneita ja kaartuneita murtumia, jotka kertovat, että se on muuttunut korkean lämpötilan kiderakenteesta alhaisen lämpötilan kiderakenteen omaavaksi jäähtymisen aikana. Toisissa alankobasalteissa on kiteitä tridymiitistä, joka on kehittynyt epätäydellisesti cristobaliitista muodostaen kiviä, jotka sisältävät sekä tridymiittiä että cristobaliittia. Nämä mineraalit eivät kuitenkaan kerro paljoakaan laavan kiteytymislämpötilasta, sillä ne ovat stabiileja melko suuressa lämpötilahaarukassa ja ne voivat muodostua myös metastabiilisti. Cristobaliitti näyttää esiintyvän epäsäännöllisinä hippuina kiilautuneena muiden kiteiden sekaan kun taas tridymiitti muodostaa listamaisia kiteitä.

Muita silikaattimineraaleja

Kuussa esiintyy useita muitakin mineraaleja, mutta niitä on vain vähäisiä pitoisuuksia. Kuitenkin jotkut, kuten tranquillitiitti ja pyroxferroiitti, ovat yksilöllisiä Kuun mineraaleja, mutta toiset, kuten zircon ja potassium, jotka ovat tyypillisiä Maassa, ovat harvinaisia Kuussa. Harvinaisuudestaan huolimatta nämä mineraalit ovat tärkeitä, sillä niihin on rekisteröitynyt basalttien kiteytymisen viimeiset vaiheet ja ne ovat yleensä rikastuneet Maassa harvinaisista elementeistä ja radioaktiivisista elementeistä, joita käytetään joissain tapauksissa ajanmäärityksessä.



Oksidimineraalit

Oksidit ovat paljon yksilöllisempiä kuukivissä kuin silikaattimineraalit. Yleisimpiän oksidimineraalien, ilmeniitin, spinellin ja armalcoliitin, lisäksi on harvinaisempia oksidimineraaleja, kuten rutiili (TiO2), baddeleiitti (ZrO2) ja zirconiliitti [(Ca,Fe)(Zr,REE)(Ti,Nb)2O7]. Suurimmat syyt Maan ja Kuun oksidimineraalien eroavaisuuksiin ovat niiden erilaiset pinnat ja sisukset. Koska Kuulla ei ole huomiolle pantavaa ilmakehää, sillä ei ole eristävää kerrosta, joka pidättäisi Auringon energiaa ja suojaisi sen kosmisilta ja galaktisilta säteiltä. Pintojen ympäristöjen eroista johtuen Kuun oksidimineraalit muodostuvat aivan erilaisissa olosuhteissa kuin Maassa. Kuussa muodostumislämpötila on korkeampi, hapen paine on alhaisempi ja vettä ei ole lainkaan. Vaikka oksidimineraalit ovat silikaattimineraaleja harvinaisempia, ne kertovat olosuhteista, joissa kivet muodostuivat.

Ilmeniitti

Ilmeniitti on Kuun yleisin oksidimineraali, mutta sen pitoisuus vaihtelee laajasti Kuun eri osien alankobasalteissa. Mitä suurempi TiO2 pitoisuus alkuperäisessä magmassa on, sitä suurempi on kiven ilmeniittipitoisuus. Tavallisesti ilmeniitti esiintyy alankojen basalteissa terävinä muutamien millimetrien pituisina kiteinä. Normaalisti se muodostuu kiteytymisen puolivälin vaiheilla, jolloin se on läheisesti liittyneenä pyrokseeniin. Ilmeniittiä muodostuu myös myöhemmässä vaiheessa alemmassa lämpötilassa, jolloin se on liittyneenä metalliseen rautaan ja troiliittiin. Apollo 17:sta kivissä ilmeniitti on kuitenkin ilmeisesti muodostunut reaktiossa varhaisen vaiheen armalcoliittien sulaessa kiteytymisen aikana.

Spinellit

Spinelli on yhteisnimi ryhmälle mineraaleja, joilla kaikilla on kuutiomainen kiderakenne, mutta joiden koostumus vaihtelee laajasti ryhmän sisällä. Spinellit ovat toisiksi yleisin Kuun läpinäkymättömistä mineraaleista ja ne täyttävät jopa 10 tilavuusprosenttia tietyistä basalteista. Eri spinelliryhmien suhteet voidaan esittää diagrammana, joka tunnetaan Johnstonin rakenteellisena prismana. Suurin osa Kuun spinelleistä voidaan esittää kolmen komponentin systeeminä: FeCr2O4-FeTiO4-FeAl2O4. Kuun alankobasalteissa spinellit ovat läsnä kaikkialla ja ne esiintyvät hyvin monimuotoisesti. Kromiitti on ensimmäinen sulamisesta muodostuva spinellimineraali. Kun kromiittikiteen massa kasvaa, TiO2 ja FeO pitoisuudet kohoavat ja Al2O3, MgO sekä Cr2O3 pitoisuudet laskevat. Vaikka spinellit ovatkin yleisimmillään alankojen basalteissa, niitä esiintyy myös ylänköjen kivissä, kuten anorthosiitissä, anortosiitti gabbrossa, troctoliitissä ja näiden kivien törmäyssekoitteissa. Anorthosiitissä esiintyvä spinelli on tavallisesti kromiittia, jossa on pieniä määriä MgO:ta, Al2O3:ta ja TiO2:ta.

Armalcoliitti

Armalconiitti löydettiin ensimmäistä kertaa Apollo 11 alueelta, jossa sitä on pieniä osia titaanirikkaissa basalteissa. Sen koostumus on tarkasti esitettynä (Fe0,5Mg0,5)Ti2O5, mutta samaa nimeä käytetään kuvaamaan kiinteitä rakenteita, joiden koostumus vaihtelee FeTi2O5:n ja MgTi2O5:n välillä. Kemialliset analyysit armalcoliitistä ovat osoittaneet, että tärkeä titaani esiintyy ennemmin Ti3 :na kuin Ti4 :na. Myöhemmin on huomattu, että Ti3 :sta voidaan päätellä kiteytymisen aikaisen hapen fugasiteetti. Kuunäytteissä on kolmenlaisen koostumuksen sisältävää armalconiittia. Yleisin tyyppi on Fe-Mg armalcoliitti, jota löytyy titaanirikkaista Apollo 11 ja 17 basalteista, mutta sitä on löydettävissä kaikista kuulentojen tutkimusalueista. Toinen armalcoliitin rakenteelliselle tyypille on luonteenomaista korkeat ZrO2, Cr2O3 ja CaO pitoisuudet. Näin ollen sitä kutsutaan Cr-Zr-Ca armalcoliitiksi. Kolmas tyyppi on ensimmäisen ja toisen tyypin välimuoto. Sitä kutsutaan Zr-armalcoliitiksi ja siinä on huomioitavia määriä ZrO2:ta, Y2O4:a ja Nb2O5:tä.

Muita oksideja

Ainoat muut merkittävät Kuun oksidimineraalit ovat rutiili (TiO2) ja baddeleyitti (ZrO2). Yleisesti rutiili esiintyy ilmeniitin yhteydessä. Baddeleyitti on yleinen tietyissä Apollo 14:sta törmäyksissä sulaneissa kivissä, joissa se on liittyneenä schreibersiittiin.



Sulfidimineraalit

Rikki on suhteellisen epävakaa elementti, joka esittää kaksoisroolia Kuussa: tapauksissa, jotka johtavat Kuun pyroklastisiin purkauksiin, ja kaasuissa, jotka vapautuvat törmäysten aiheuttamassa kuumentumisessa. Kappaleeksi, jonka pinta on muuten hyvin köyhä epävakaista elementeistä, Kuulla on kohtalaisen hyvät määrät rikkiä. Esimerkiksi Kuun alankobasalteissa on kaksi kertaa niin paljon rikkiä kuin tyypillisissä Maan basalteissa. Kuussa rikki esiintyy sulfidimineraaleissa, sillä hapen alhainen osapaine estää sen esiintymisen sulfaattimineraaleissa (SO4).

Troiliitti

Troiliitti (FeS) on yleisin Kuun kivien sulfidimineraaleista. Vaikka sitä tavallisesti onkin vähemmän kuin 1% kivien tilavuudesta, se on läsnä kaikkialla. Yleisesti se on liittyneenä metalliseen rautaan, ilmeniittiin ja spinelliin. Tavanomaisimmin troiliitti esiintyy lisänä alankojen basalteissa, joissa se on myöhäisen kiteytymisen tuote.

Muita sulfideja

Kuusta löytyy pieniä määriä muitakin sulfidimineraaleja, mutta ne ovat niin harvinaisia, että niillä on vain geologinen kuriositeetti, eivätkä ne kerro juuri mitään kivien alkuperästä.



Metallinen rauta

Metallista rautaa Fe0:aa löydetään Maasta vain vähän. Kuun kivissä se on kuitenkin kaikkialla läsnäoleva pienempi faasi pääasiassa siksi, että Kuun magmojen alkuperäisen kiteytymisen ja myöhempien meteoriittitörmäysten aikana vallitsi alhainen hapen osapaine. Metallinen rauta esiintyy Kuun kivissä kolmena erilaisena mineraalina erilaisina kiderakenteina. Nämä mineraalit esiintyvät vaihtelevina suhteina ja muodostavat mutkikkaita rakenteita. Niillä on myöskin erilaiset kemialliset koostumukset, joissa vaihtelee rauta ja nikkeli. Kamaciittilla (alfa-tyypin rauta) on ydinkeskeinen kuutiokiderakenne, jossa nikkeliä on 0-6 tilavuusprosenttia. Taeniitilla (gamma-tyypin rauta) on seinämäkeskeinen kuutiokiderakenne ja se sisältää nikkeliä 6-50%. Tetrataeniitilla on tetragonaalinen kiderakenne ja se on pohjimmiltaan FeNi:tä, jossa on 50± 2% nikkeliä. Kuunäytteissä kamaciitti on yleisin metallifaasi ja taeniitti on toisiksi yleisin. Tetrataeniitti on ainoastaan harvoin havaittu ja näin ollen todennäköisimmin peräisin meteoriiteista. Nämä mineraalit ovat muodostuneet neljässä erilaisessa prosessissa: normaalissa sulaneen materian kiteytymisessä, oksidien tai troiliitin ja oliviinin kiinteytyessä, FeO komponenttien kiinteytyessä törmäyksissä sulaneista silikaateista kuuperässä tai meteoriittien tuomana. Onkin tärkeää selvittää kuinka suuri osa FeNi:stä on Kuun ulkopuolista alkuperää. Kaikissa ensimmäisissä Kuusta tuoduissa näytteissä oli murusia metallista rautaa, mutta sitä oli kuitenkin aina alle 1% tilavuudesta. Apollo 16:sta breccia-näytteissä metallinen rauta oli ainoa läsnäoleva läpinäkymätön mineraali.



Fosfaattimineraalit

Kuun kivissä ja maaperässä on noin 0,5 tilavuusprosenttia P2O5:tä. Suurin osa siitä on sisältyneenä fosfaattimineraali whitlockiittiin Ca3(PO4)2 ja apatiittiin Ca5(PO4)3(OH,F,Cl). Kuteen vähäisimpien Kuun mineraalien ollessa kyseessä, fostaatit ovat myöhäisen vaiheen kiteytymisen tuotteita alankobassalteissa. Ne ovat kuitenkin yleisempiä ja aikaisemmin kiteytyneitä tietyissä ylänköjen KREEP-näytteissä. Fosfaatteja löytyy lisäksi metallipartikkelien yhteydestä.

Whitlockiitti

Whitlockiitti on yleisempi fosfaattimineraaleista ja sillä on suuremmat REE-pitoisuudet. Whitlockiitti voi lisäksi sisältää merkittäviä määriä FeO:ta, MgO:ta, Na2O:ta ja Y2O3:a. Se on myöskin U-rikastunutta. Whithlockiitin rauta ñ magnesium suhde vaihtelee huomattavasti, mutta REE-sisältö ei vaihtele kovinkaan laajasti.

Apatiitti

Apatiitti sisältää yhden OH, F tai Cl paikan yhtä kaavan yksikköä kohti. Veden puutteen vuoksi Kuun apatiiteilla on pieni OH pitoisuus, kun taas Maassa OH pitoisuus voi olla suhteellisen suuri verrattuna F ja Cl pitoisuuksiin. Toinen ero Maan ja Kuun apatiiteilla on se, että Kuun apatiiteilla on korkeammat Si, Y ja REE pitoisuudet.



Yhteenveto Kuun mineraaleista

Silikaatit

Pyrokseeni
Plagioklaasi maasälpä
Oliviini
Piimineraalit
Kvartsi
Cristobaliitti
Tridymiitti
Tranquilliitti
Pyroxferroiitti
Zircon
Potassium
Oksidit
Ilmeniitti
Spinellit
Kromiitti
Ulvösspinelli
Herkyniitti
Spinelli
Armalcoliitti
Rutiili
Baddeleyitti
Sulfidit
Troiliitti
Metallinen rauta
Kamaciitti
Taeniitti
Tetrataeniitti
Fosfaatit
Whitlockiitti
Apatiitti
LÄHTEET:

Heiken, Vaniman, French (1991). Lunar Sourcebook: A Userís Guide to the Moon, s. 121-155
Frondel Judith W. (1975). Lunar Mineralogy, s.17-93,132-143, 145-273

http://www.oulu.fi/astronomy/planetology/vulk/basaltit.html

Lue lisää

...mutta paljon kuussa ja tarvitaan mm saasteettomaan lämpöydinmoottorin pyörittämiseen.
Samalla aineella pystyttäneen pyörittämään myös antigravitaatiomoottoreita usan ja venäjän omissa ufotekniikan pohjalta rakennetuissa aluksissa.
Sitä siellä siis louhitaan jo nyt kiireenkaupalla as we speak, mutta onhan se kiva kun siitä uutisoidaan vaikka edes jälkeenpäin.

Tässä artikkeli kyseisestä moottoripolttoaineesta:
http://www.space.com/scienceastronomy/helium3_000630.html