home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Multimedia Mania / abacus-multimedia-mania.iso / dp / 0097 / 00978.txt < prev    next >
Text File  |  1993-07-27  |  20KB  |  361 lines

  1. $Unique_ID{bob00978}
  2. $Pretitle{}
  3. $Title{Apollo Expeditions To The Moon
  4. Chapter 14: The Great Voyages Of Exploration}
  5. $Subtitle{}
  6. $Author{Schmitt, Harrison H.}
  7. $Affiliation{NASA}
  8. $Subject{moon
  9. apollo
  10. lunar
  11. earth
  12. years
  13. crust
  14. billion
  15. miles
  16. now
  17. ago
  18. see
  19. pictures
  20. see
  21. figures
  22. }
  23. $Date{1975}
  24. $Log{See Lunar Field Camps*0097801.scf
  25. See The Rover Folded*0097802.scf
  26. See Scoop Sampling*0097803.scf
  27. See Point of View*0097804.scf
  28. }
  29. Title:       Apollo Expeditions To The Moon
  30. Author:      Schmitt, Harrison H.
  31. Affiliation: NASA
  32. Date:        1975
  33.  
  34. Chapter 14: The Great Voyages Of Exploration
  35.  
  36.      First I want to share a new view of Earth, using the corrected vision of
  37. space.  Like our childhood home, we really see the Earth only as we prepare to
  38. leave it.  There are the basically familar views from the now well-traveled
  39. orbits: banded sunrises and sunsets changing in seconds from black to purple
  40. to red to yellow to searing daylight and then back; tinted oceans and
  41. continents with structural patterns wrought by aging during four and a half
  42. billion years; shadowed clouds and snows ever-varying in their mysteries and
  43. beauty; and the warm fields of lights and homes, now seen without the
  44. boundaries in our minds.
  45.  
  46.      Again like the childhood home that we now only visit - hanging in time
  47. but unchanged in the mind - we see the full Earth revolve beneath us.  All the
  48. tracks of man's earlier greatness and folly are displayed in the window: the
  49. Roman world, the explorers' paths around the continents, the trails across
  50. older frontiers, the great migrations of peoples.  The strange perspective is
  51. that of the entire Earth filling only one window, and gradually not even doing
  52. that.  No longer is it the Earth of our past, but only a delicate blue globe
  53. in space.  With something of the sadness felt as loved ones age, we see the
  54. full Earth change to half and then to a crescent and then to a faint moonlit
  55. hole in space.  The line of night crosses water, land, and cloud, sending its
  56. armies of shadows ahead.  We see that night, like time itself, masks but does
  57. not destroy beauty.
  58.  
  59.      In sunlight, the sparkling sea shows its ever-changing character in the
  60. Sun's reflection, in varying hues of blue and green around the turquoise
  61. island beads, and in its icy competition with polar lands.  The arcing,
  62. changing sails of clouds, following whirling, streaking pathways of wind, mark
  63. the passage of the airy lifeblood of the planet.
  64.  
  65.      The revolving equatorial view concentrates our attention.  There is the
  66. vast unbroken expanse of the Indian Ocean, south of the even more vast green
  67. and tan continent of Asia.  In another complete view there are all of the
  68. blending masses of greens, reds, and yellows of Africa from the Mediterranean
  69. to the Cape of Good Hope, from Cap Vert to the Red Sea.  Then we see across
  70. the great Atlantic from matching coast to matching coast.  Scanning all of
  71. South America with one glance, we seemingly cease to move as the planet turns
  72. beneath us.  And then there is the South Pacific.  At one point only the
  73. brilliant ranges and plains of Antarctica remind a viewer that land still
  74. exists.  The red continent of Australia finally conquers the illusion that the
  75. Earth is ocean alone, becoming the Earth's natural desert beacon.
  76.  
  77.      When at last we are held to our own cyclic wandering about the Moon, we
  78. see Earthrise, that first and lasting symbol of a generation's spirit,
  79. imagination, and daring.  That lonesome, marbled bit of blue with ancient seas
  80. and continental rafts is our planet, our home as men travel the solar system.
  81. The challenge for all of us is to guard and protect that home, together, as
  82. people of Earth.
  83.  
  84. A New View of the Moon
  85.  
  86.      What will historians write many years from now about the Apollo
  87. expeditions to the Moon?  Perhaps they will note that it was a technological
  88. leap not undertaken under the threat of war; competition, yes, but not war.
  89. Surely they will say that Apollo marked man's evolution into the solar system,
  90. an evolution no longer marked by the slow rates of biological change but from
  91. then paced only by his intellect and collective will.  Finally, I believe that
  92. they will record that it was then that men first acquired an understanding of
  93. a second planet.
  94.  
  95.      What then is the nature of this understanding, and how did the visits of
  96. Apollo 15, 16, and 17 to Hadley-Apennines, Descartes, and Taurus-Littrow
  97. relate to it?
  98.  
  99.      The origins of the Moon and the Earth remain obscure, although the
  100. boundaries of possibility are now much more limited.  The details of the
  101. silicate chemistry of the rocks of the Moon and Earth now make us reasonably
  102. confident that these familiar bodies were formed about 4.6 billion years ago
  103. in about the same part of the youthful solar system.  However, the two bodies
  104. evolved separately.
  105.  
  106.      As many scientists now view the results of our Apollo studies, the Moon,
  107. once formed, evolved through six major phases.  Of great future importance is
  108. the strong possibility that the first five of these phases also occurred on
  109. Earth, although other processes have obscured their effects.  Thus, the Moon
  110. appears to be an ever more open window into our past.
  111.  
  112.      The known phases of lunar evolution are as follows:
  113.  
  114.      1.  The existence of a melted shell from about 4.6 to 4.4 billion years
  115. ago.
  116.  
  117.      2.  Bombardment to form the cratered highlands from about 4.4 to 4.1
  118. billion years ago.
  119.  
  120.      3.  The creation of the large basins from about 4.1 to 3.9 billion years
  121. ago.
  122.  
  123.      4.  A brief period of formation of light-colored plains about 3.9 billion
  124. years ago.
  125.  
  126.      5.  The eruption of the basaltic maria from about 3.8 to about 3.1
  127. billion years ago.
  128.  
  129.      6.  The gradual transition to a quiet crust from about 3.0 billion years
  130. ago until the present.
  131.  
  132.      The detail by which we understand these six phases of lunar evolution is
  133. quite great.  It derives from analysis of returned samples and observations of
  134. their geologic setting on the Moon, from the interpretation of geophysical and
  135. geochemical data from stations that still operate on the Moon or that
  136. previously operated in lunar orbit, and from our experience on Earth.
  137.  
  138.      During the melted shell phase from about 4.6 to 4.4 billion years ago, at
  139. least the outer 200 miles of the Moon was molten or partially molten.  As this
  140. shell cooled, the formation and settling of crystals of differing composition
  141. resulted in the creation of major chemical differences between various layers
  142. tens to hundreds of miles thick.  A crust, mantle, and core apparently were
  143. formed at this time.  The crust consisted of light-colored minerals rich in
  144. calcium and aluminum (largely the mineral plagioclase); the mantle contained
  145. dark minerals rich in magnesium and iron (largely the minerals pyroxene and
  146. olivine); and the core probably was composed of dense, molten material rich in
  147. iron and sulfur.
  148.  
  149. Inconceivable Violence
  150.  
  151.      The cratered highland phase that followed was extremely, almost
  152. inconceivably violent.  The debris left over from the creation of the planets
  153. bombarded the light-colored crust.  These highland surfaces have survived as
  154. the bright portions of the full Moon we see today.  They were pulverized,
  155. remelted, reaggregated, and, finally, saturated with craters at least 30 to 60
  156. miles in diameter.  The sheer violence of those times is difficult to
  157. comprehend.
  158.  
  159.      The large basin phase was the time when very large basins were formed.
  160. This appears to have been the result of a distinctly more massive scale of
  161. bombardment than that which preceded their formation.  These large basins
  162. dominate the surface character of the front side of the Moon and are
  163. responsible for the major chemical differences we have measured between
  164. various large surface regions.
  165.  
  166.      The light-colored plains phase that followed was a brief, still
  167. controversial period in which most old basins appear to have been partially
  168. filled with debris largely derived from the surrounding light-colored crust.
  169. The events that created these plains are poorly understood partly because
  170. several different processes related to both meteor impact and internal
  171. vulcanism may have produced similar plains.
  172.  
  173.      The basaltic maria phase was the main period during which the
  174. accumulation of heat from radioactive elements within the Moon produced
  175. melting and volcanic eruptions.  Those eruptions filled all of the large
  176. basins with thick masses of dark-colored basalt called the maria. (These sea-
  177. like regions are the dark portions of the full Moon.) The lunar basalts are
  178. very different from basalts on Earth; they contain much less sodium, carbon,
  179. and water and commonly have much more titanium, iron, and heavy elements.  At
  180. least the upper parts of the maria are ancient lava flows up to 300 feet
  181. thick.  Many flows differ significantly from each other in chemical and
  182. mineral characteristics, differences that vary with both the age and the
  183. region.
  184.  
  185.      The quiet crust phase from about 3.0 billion years ago to the present was
  186. largely just that - quiet.  Compared to the past, very little happened except
  187. for the formation of scattered, very bright craters like Tycho and Copernicus,
  188. the creation of regional fault systems like the Hyginus Rille, and the
  189. appearance of mysterious light-colored swirls like Reiner Gamma. Eruptions of
  190. basaltic maria also seem to have continued along a ridge and volcanic system
  191. that stretches for 1200 miles along the north-south axis of Mare Procellarum.
  192. Some of the events may be indications of continuing internal activity and
  193. stress beneath a now strong crust, such as the slow, solid convection of the
  194. lunar mantle.
  195.  
  196.      For the most part, the surface of the Moon appears to have completed
  197. recording its history about three billion years ago.  It has been largely
  198. unchanged except for the continued eroding rain of small meteors and now by
  199. the first primitive probings of men.
  200.  
  201. [See Lunar Field Camps: Field camps on the Moon were provisioned with oxygen,
  202. water, food and power for about 70 hours plus some reserves.]
  203.  
  204.      The Moon is as chemically and structurally differentiated as the Earth,
  205. lacking only the continued refinements of internal melting, solid convection,
  206. surfacial weathering, and recycling of the crust.  It moves through space as
  207. an ancient text, related to the history of the Earth only through the
  208. interpretations of our minds.  It also exists as an archive of our Sun,
  209. possibly preserving in its soils much information of importance to man's
  210. future.
  211.  
  212.      If we are to continue to read the text, we must continue to go there and
  213. beyond.
  214.  
  215. The Missions of Understanding
  216.  
  217.      The last three Apollo journeys were great missions of understanding
  218. during which our interpretation of the evolution of the Moon evolved.  In July
  219. 1971 the first of these missions, Apollo 15, visited Hadley Rille at the foot
  220. of the Apennine Mountains.  Apollo 15 gave lunar exploration a new scale in
  221. duration and complexity.  Col. David R. Scott, Col. James B. Irwin, and Lt.
  222. Col. Alfred M. Worden looked at the whole planet for 13 days through the eyes
  223. of precision cameras and electronics as well as the eyes of men.  Scott and
  224. Irwin spent nearly 67 hours on the Moon's surface, and were the first to use a
  225. wheeled surface vehicle, the Rover, to inspect a wide variety of geological
  226. features.  Finally, before returning to Earth, they placed a small satellite
  227. in lunar orbit that greatly expanded our knowledge of the distribution and
  228. geological correlation of gravitational and magnetic variations within the
  229. Moon's crust.
  230.  
  231. [See The Rover Folded: Folded up to fit within its storage bay in the LM
  232. descent stage, the little car was designed so that is almost assembled itself.]
  233.  
  234.      The varied samples and observations from the vicinity of Hadley Rille and
  235. the mountain ring of Imbrium called the Apennines pushed knowledge of lunar
  236. processes back past the four-billion-year barrier we had seemed to see on
  237. previous missions.  We also discovered that lunar history behind this barrier
  238. was partially masked by multiple cycles of impact melting and fragmentation.
  239. Nevertheless, the rock fragments we sampled gave vague glimpses into the first
  240. half-billion years of lunar evolution and into some details of the nature of
  241. the melted shell.  Part of this view into the past was provided by the
  242. well-known "Genesis Rock" of anorthosite (a plagioclase-rich rock).  In
  243. addition, we expanded our understanding of the complex volcanic processes that
  244. created the present surfaces of the maria.  These processes were now seen to
  245. have included not only the internal separation of minerals within lava flows
  246. but possible processes of volcanic erosion and fracturing that could have
  247. created the rilles.
  248.  
  249.      The Apollo 15 astronauts placed instruments on the Moon which, in
  250. conjunction with earlier missions, finally established a geophysical net of
  251. stations.  Of particular importance was a net of seismometers by which we
  252. began to decipher the inner structure of the Moon.  Correlations of
  253. information from these stations with other facts enabled us to interpret
  254. several major portions of the interior.  The Moon's crustal rocks, rich in the
  255. calcium and aluminum silicate plagioclase, are broken extensively near the
  256. surface but more coherent at depths from 15 to 40 miles.  The crust rests on
  257. an upper mantle 125 to 200 miles thick that contains the magnesium and iron
  258. silicates, pyroxene and olivine.  From about 200 or 250 to about 400 miles
  259. deep, the lower mantle is possibly similar to some types of stony meteorites
  260. called chondrites.  From about 400 miles to about 700 miles deep, the
  261. chondrite material appears to be locally melted and seismically active. There
  262. are also many reasons now to believe that the Moon has an iron-rich core from
  263. about 700 miles deep to its center at 1080 miles that produced a global
  264. magnetic field until only recent times.
  265.  
  266.      The geophysical station at Hadley-Apennines also told us that the flow of
  267. heat from the Moon was possibly two times that expected for a body having
  268. approximately the same radioisotopic composition as the Earth's mantle.  If
  269. true, this tended to confirm earlier suggestions that much of the
  270. radioisotopic material in the Moon was concentrated in its crust.  Otherwise,
  271. the interior of the Moon would be more fluid and show greater activity than we
  272. sense with the seismometers.
  273.  
  274.      We began with Apollo 15 to be able to correlate our landing areas around
  275. the whole Moon by virtue of very-high-quality photographs and geochemical x-
  276. ray and gamma-ray mapping from orbit.  The x-ray remote sensing investigations
  277. disclosed the provincial nature of lunar chemistry, particularly by
  278. highlighting differences in aluminum-to-silicon and magnesium-to-silicon
  279. ratios within the maria and the highlands.  By outlining variations in the
  280. distribution of uranium, thorium, and potassium, the gamma-ray information
  281. suggested that large basin-forming events were capable of creating geochemical
  282. provinces by the ejection of material from depths of six or more miles.
  283.  
  284. [See Scoop Sampling: Sampling by scoop was the main way we obtained the large
  285. numbers of small samples that provide good statistical information about the
  286. composition of the surface.]
  287.  
  288.      Possibly of equal importance with all these findings by Apollo 15 was the
  289. discovery - shared through television by millions of people - that there
  290. existed beauty and majesty in views of nature that had previously been outside
  291. human experience.
  292.  
  293.      The mission of Apollo 16 to Descartes in April 1972 revealed that we were
  294. not yet ready to understand the earliest chapters of lunar history exposed in
  295. the southern highlands.  In the samples that Capt.  John W. Young, Comdr.
  296. Thomas K. Mattingly, and Col. Charles M. Duke, Jr., obtained in the Descartes
  297. area, the major central events of that history seemed to be compressed in time
  298. far more than we had guessed.  There are indications that the formation of the
  299. youngest major lunar basins, the eruption of light-colored plains materials,
  300. and the earliest extrusions of mare basalts required only about 100 million
  301. years of time around 3.9 billion years ago.
  302.  
  303.      The extreme complexity of the problem of interpreting the lunar highland
  304. rocks and processes became evident even as the Apollo 16 mission progressed.
  305. Rather than discovering materials of clearly volcanic origin as many expected,
  306. the men found samples that suggested an interlocking sequence of igneous and
  307. impact processes.  A new chemical rock group known as "very high aluminum
  308. basalts" could be defined, although its ancestry relative to other lunar
  309. materials was obscured by later events that gave the cratered highlands their
  310. present form.  The results of Apollo 16 have within them an integrated look at
  311. almost all previously and subsequently identified highland rock types.  With
  312. this complexity comes a unique, as yet unexploited, opportunity to understand
  313. the formation and modification of the Moon's early crust and potentially that
  314. of the Earth.
  315.  
  316.      The materials found in the Descartes region were similar to those sampled
  317. slightly earlier by Luna 20 in the Apollonius region.  But there were
  318. significant differences in the aluminum content of debris representative of
  319. the two regions.  Also there were differences in the abundance of fragments of
  320. distinctive crystalline rocks known as the anorthosite-norite-troctolite
  321. suite.  After Apollo 15, this suite of rocks had been recognized as possibly
  322. being a much reworked leftover of at least portions of the ancient lunar
  323. crust.  Luna 20 and Apollo 16 confirmed its great importance to the
  324. understanding of the ancient melted shell.
  325.  
  326. A Major Thermal Event?
  327.  
  328.      The last crystallization age of some of the Apollo 16 rocks appeared to
  329. be about 3.9 billion years, and continued to indicate that this age is a major
  330. turning point in lunar history.  This general age for the cooling of
  331. highland-like materials also was found to hold for the ejecta blanket of the
  332. Imbrium Basin at Fra Mauro, for the rocks of the Apennines, and later for some
  333. of the highland rocks at Taurus-Littrow.  This limit suggested (1) a major
  334. thermal event associated with the formation of several large basins over a
  335. relatively short time, or (2) a major thermal event associated with the
  336. formation of the light-colored plains, or (3) the rapid cessation of the
  337. period of major cratering that continually reworked the highlands until most
  338. vestiges of original ages had disappeared and only the last local impact event
  339. was recorded.  As we attempt to explain the absence of very old rocks on
  340. Earth, we should not forget these possibilities for resetting our own geologic
  341. clocks.
  342.  
  343.      Apollo 16 continued the broad-scale geological, geochemical, and
  344. geophysical mapping of the Moon's crust from orbit begun by Apollo 15.  This
  345. mapping greatly expanded our knowledge of geochemical provinces and
  346. geophysical variations, and has helped to lead to many of the generalizations
  347. it is now possible to make about the evolution of the lunar crust.
  348.  
  349.      Apollo 17 carried Capt. Eugene A. Cernan, Capt. Ronald Evans, and me in
  350. December 1972 to the valley of Taurus-Littrow near the coast of the great
  351. frozen basaltic "sea" of Serenitatis.  The unique visual character and beauty
  352. of this valley was, I hope, seen by most people on television as we saw it in
  353. person.  The unique scientific character of this valley has helped to lessen
  354. our sadness that Apollo explorations ended with our visit.  It would have been
  355. hard to find a better locality in which to synthesize and expand our ideas
  356. about the evolution of the Moon.
  357.  
  358. [See Point of View: Our conceptions are altered when the point of view is
  359. shifted. The Apollo 15 astronauts took this picture from lunar orbit. At the
  360. same time, we on Earth were seeing a nearly full moon.]
  361.