W próbkach księżycowych naukowcy odkryli niezwykłe związki siarki

Badacze analizując próbki księżycowe, pozyskane w czasie misji Apollo 17, odkryli niezwykłe związki siarki obecne w płaszczu naturalnego satelity Ziemi.

.Kiedy astronauci powrócili z ostatniej misji księżycowej Apollo w 1972 roku, niektóre z zebranych przez nich próbek zostały zapieczętowane i bezpiecznie przechowane w nadziei, że przyszli naukowcy, korzystając z zaawansowanego sprzętu, będą mogli je przeanalizować i dokonać nowych odkryć.

W ramach nowego badania, naukowcy z Brown University, przenalizowali ten materiał i odkryli niezwykłe związki siarki w próbkach skał pobranych z regionu Taurus Littrow na Księżycu podczas misji Apollo 17. Badania wykazały, że materiał wulkaniczny w próbce zawierał związki tego pierwiastka, które były znacząco zubożone o siarkę-33 (³³S), jeden z czterech radioaktywnie stabilnych izotopów siarki. Zdaniem naukowców, zubożone próbki ³³S kontrastują wyraźnie z proporcjami występującymi na Ziemi. W Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie „Journal of Geophysical Research: Planets”.

Niektóre pierwiastki posiadają charakterystyczne „ślady” w postaci stosunków izotopowych – subtelnych różnic w masie ich atomów. Jeśli dwie skały mają ten sam ślad 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. Jak wskazują astronomowie, od dawna zakładano, że izotopy siarki będą miały również podobny charakter.

„Wcześniej uważano, że płaszcz Księżyca 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” – mówi James Dottin z Brown University.

Próbki analizowane przez naukowców zostały pobrane z rurki wiertniczej – pustego metalowego cylindra wbitego na głębokość około 60 centymetrów w księżycowy grunt przez astronautów misji Apollo 17, Gene’a Cernana i Harrisona Schmitta. Po przewiezieniu materiału na Ziemię NASA zamknęła rurkę w komorze helowej, aby zachować ją w nienaruszonym stanie do przyszłych badań w ramach programu Apollo Next Generation Sample Analysis (ANGSA).

W ciągu ostatnich kilku lat NASA zaczęła udostępniać próbki ANGSA naukowcom. Badacze z Brown University zaproponowali analizę izotopów siarki za pomocą spektrometrii mas jonów wtórnych (secondary ion mass spectrometry), bardzo precyzyjnej metody analizy izotopów, która nie istniała w 1972 roku, kiedy próbki po raz pierwszy trafiły na Ziemię. W ramach badania, naukowcy poszukiwali konkretnych próbek, które wyglądały na skały wulkaniczne pochodzące z płaszcza księżycowego.

„Szukaliśmy siarki o strukturze sugerującej, że została wyrzucona wraz ze skałą, a nie dodana w wyniku innego procesu. Zaskoczyły nas stosunki izotopów tak bardzo odbiegające od tych na Ziemi” – podkreśla James Dottin.

Zdaniem badaczy istnieją dwa potencjalne wyjaśnienia tej anomalii dotyczącej siarki. Mogą one być pozostałością procesów chemicznych, które miały miejsce na Księżycu we wczesnej fazie jego historii. Obniżone wartości siarki-33 występują, gdy pierwiastek ten wchodzi w interakcję z promieniowaniem ultrafioletowym w rzadkiej atmosferze. Naukowcy uważają, że we wczesnej fazie swojej historii Srebrny Glob posiadał szczątkową atmosferę, która mogła sprzyjać tego rodzaju fotochemii. Jeśli rzeczywiście tak powstały próbki, może to mieć wpływ na rozumienie przez astronomów ewolucji Księżyca.

„Byłoby to dowodem na starożytną wymianę materiałów z powierzchni Księżyca do jego płaszcza. Na Ziemi mamy tektonikę płyt, która to robi, ale naturalny satelita Ziemi jej nie posiada. Dlatego ta koncepcja pewnego rodzaju mechanizmu wymiany na młodym Księżycu jest niezwykła” – twierdzi James Dottin.

Inną możliwością jest to, że niezwykłe związki siarki są pozostałością po powstaniu Księżyca. Najbardziej prawdopodobnym wyjaśnieniem powstania Srebrnego Globu jest zderzenie obiektu wielkości Marsa, zwanego Theia, z Ziemią we wczesnej fazie jej historii. Odłamki powstałe w wyniku tego zderzenia ostatecznie połączyły się, tworząc naturalnego satelitę naszej planety. Możliwe, że skład siarki w Theii znacznie różnił się od składu siarki na Ziemi i że różnice te zostały zachowane w płaszczu księżycowym.

.Naukowcy nie wiedzą, które z tych możliwych wyjaśnień jest prawidłowe. Mają nadzieję, że dalsze badania izotopów siarki z Marsa i innych ciał niebieskich pomogą znaleźć odpowiedź. Jak podkreślają astronomowie, zrozumienie rozmieszczenia śladów izotopowych pomoże lepiej zrozumieć, jak powstał Układ Słoneczny.

Oprac. EG