Księżycowa próbka z 1972 roku i nieoczekiwane odkrycie naukowców
Zgodnie z badaniami przeprowadzonymi przez naukowców z Brown University, zamknięte próbki z misji Apollo 17, przeanalizowane przy użyciu nowych technik, ujawniają, że wnętrze Księżyca zawiera izotopy siarki inne niż te występujące na Ziemi.
Kiedy astronauci powrócili z ostatniej misji księżycowej Apollo NASA w 1972 roku przywieźli łącznie ponad 110 kg próbek skał i pyłu. Niektóre z zebranych przez nich próbek zostały zapieczętowane i starannie przechowane w nadziei, że przyszli badacze korzystający z zaawansowanego sprzętu będą mogli je przeanalizować i dokonać nowych odkryć.
Teraz zespół badawczy pod kierownictwem profesora Uniwersytetu Browna właśnie to zrobił. W badaniu opublikowanym niedawno w „JGR: Planets” naukowcy donoszą o zaskakującej zawartości siarki w próbkach skał pobranych z regionu Taurus Littrow na Księżycu podczas misji Apollo 17. Analiza wykazała, że materiał wulkaniczny w próbce zawiera związki siarki, które są silnie zubożone w siarkę-33 (lub 33S), jeden z czterech stabilnych izotopów siarki. Zdaniem naukowców, zubożone próbki 33S kontrastują wyraźnie z proporcjami izotopów siarki występującymi na Ziemi.
Niektóre pierwiastki mają charakterystyczne „odciski palców” w postaci stosunków izotopowych – subtelnych różnic w masie ich atomów. Jeśli dwie skały mają ten sam odcisk izotopowy, jest to mocna wskazówka, że pochodzą one z tego samego źródła. W przypadku Księżyca i Ziemi naukowcy wykazali duże podobieństwa w izotopach tlenu obu ciał niebieskich. Według dr Jamesa Dottina z Uniwersytetu Browna, który kierował nowymi badaniami, od dawna zakładano, że izotopy siarki będą miały podobny charakter.
– Wcześniej uważano, że płaszcz księżycowy ma taki sam skład izotopów siarki jak Ziemia. Tego właśnie spodziewałem się po analizie tych próbek, ale zamiast tego zobaczyliśmy wartości bardzo różniące się od tych, które znajdujemy na Ziemi – powiedział Dottin.
Próbki analizowane przez Dottina zostały pobrane z podwójnej rurki – pustego metalowego cylindra wbitego na głębokość około 60 centymetrów w księżycowy grunt przez astronautów Apollo 17, Gene’a Cernana i Harrisona Schmitta. Po powrocie na Ziemię NASA zamknęła rurkę w komorze helowej, aby zachować próbkę w nienaruszonym stanie do przyszłych badań w ramach programu Apollo Next Generation Sample Analysis (ANGSA).
W ostatnich latach NASA zaczęła udostępniać próbki ANGSA naukowcom akademickim w ramach konkurencyjnego procesu aplikacyjnego. Przy wsparciu LunaSCOPE, konsorcjum naukowego zajmującego się badaniem Księżyca, Dottin zaproponował analizę izotopów siarki za pomocą spektrometrii mas jonów wtórnych, bardzo precyzyjnej metody analizy izotopów, która nie istniała w 1972 roku, kiedy próbki po raz pierwszy trafiły na Ziemię.
Do swojej pracy Dottin poszukiwał konkretnych próbek z rury napędowej, które wyglądały na skały wulkaniczne pochodzące z płaszcza ziemskiego. Był nieco zaskoczony, widząc stosunki izotopów tak bardzo odbiegające od tych na Ziemi. Dottin twierdzi, że istnieją dwa potencjalne wyjaśnienia dotyczące anomalnej zawartości siarki.
Mogą one być pozostałością procesów chemicznych, które miały miejsce na Księżycu we wczesnej fazie jego historii. Zmniejszone proporcje S33 występują, gdy siarka wchodzi w interakcję z promieniowaniem ultrafioletowym w optycznie rzadkiej atmosferze. Uważa się, że we wczesnej fazie swojej historii Księżyc posiadał krótkotrwałą atmosferę, która mogła sprzyjać tego rodzaju fotochemii. Jeśli rzeczywiście tak powstały próbki, ma to interesujące implikacje dla ewolucji Księżyca.
Według naukowca byłoby to dowodem na starożytną wymianę materiałów z powierzchni Księżyca do płaszcza.
– Na Ziemi mamy tektonikę płyt, która to robi, ale Księżyc nie ma tektoniki płyt. Dlatego ta koncepcja pewnego rodzaju mechanizmu wymiany na wczesnym Księżycu jest ekscytująca – dodał Dottin.
Inną możliwością jest to, że anomalna siarka pozostała po powstaniu samego Księżyca. Najbardziej prawdopodobnym wyjaśnieniem powstania Księżyca jest zderzenie obiektu wielkości Marsa, zwanego Theia, z Ziemią we wczesnej fazie jej historii. Odłamki powstałe w wyniku tego zderzenia ostatecznie połączyły się, tworząc Księżyc. Możliwe, że skład siarki w Theii znacznie różnił się od składu siarki na Ziemi i że różnice te zostały odnotowane w płaszczu księżycowym.
Na podstawie tych badań nie jest jasne, które z tych możliwych wyjaśnień jest prawidłowe. Dottin ma nadzieję, że dalsze badania izotopów siarki z Marsa i innych ciał niebieskich pomogą naukowcom znaleźć odpowiedź jak powstał Układ Słoneczny.
Źródło: Brown University
Czytaj też: Zwykły kryształ okazuje się idealny do technologii kwantowej i eksploracji kosmosu
Grafika tytułowa: Pete Linforth / Pixabay
