Образцы с Луны, доставленные «Аполлоном-17», опровергают представления о происхождении Луны

Образцы с Луны, доставленные «Аполлоном-17», опровергают представления о происхождении ЛуныБолее чем через 50 лет после того, как астронавты собрали эти образцы на поверхности Луны, первозданные образцы миссии «Аполлон-17» обнаружили изотопы серы, не похожие ни на что, найденное на Земле, что ставит под сомнение устоявшиеся предположения о сходстве нашей планеты и её ближайшего небесного соседа.Открытие, опубликованное в журнале Journal of Geophysical Research: Planets, показывает, что вулканический материал из района Таурус-Литтроу Луны содержит соединения серы с очень низким содержанием серы-33, одного из четырёх стабильных изотопов серы. По словам Джеймса Доттина, профессора Брауновского университета, возглавившего исследование, эти результаты противоречат десятилетиям научных ожиданий.

Разрыв связи между Землей и Луной

«Ранее считалось, что мантия Луны имеет такой же изотопный состав серы, как и Земля», — говорит Доттин. «Я ожидал увидеть это при анализе этих образцов, но вместо этого мы увидели значения, которые очень отличаются от всего, что мы находим на Земле».

Это открытие имеет особое значение, потому что соотношения изотопов служат своеобразными «отпечатками пальцев», которые помогают учёным отслеживать происхождение планетарных материалов. Хотя образцы Земли и Луны демонстрируют широкое сходство по изотопам кислорода, что позволило исследователям предполагать, что и для серы будет наблюдаться та же тенденция, новые данные говорят о том, что недра Луны рассказывают иную историю.

Анализируемые образцы были получены из двойной шурф-коробки — полого металлического цилиндра, который астронавты «Аполлона-17» Джин Сернан и Харрисон Шмитт в 1972 году забили на 60 сантиметров в лунный грунт. NASA запечатало трубку в гелиевой камере в рамках программы анализа образцов следующего поколения Apollo, чтобы сохранить материалы для будущих исследований с использованием более совершенных технологий.

Две теории экзотической химии

Команда Доттина, при поддержке лунного научного консорциума LunaSCOPE Брауна, использовала вторичную ионную масс-спектрометрию — высокоточную технику, недоступную в эпоху «Аполлона», — чтобы обнаружить аномальные сигнатуры серы. Первая реакция исследователя отразила неожиданность открытия: «Первая мысль была — “Да ладно, этого не может быть”», — сказал он.

Исследование указывает на два возможных объяснения экзотической химии серы. Первое связано с ранними атмосферными процессами на Луне, где сера взаимодействовала с ультрафиолетовым светом в тонкой атмосфере, которая, по мнению ученых, существовала вскоре после формирования Луны. Подобные фотохимические реакции могут привести к истощенным соотношениям серы-33, наблюдаемым в образцах.

Если эта атмосферная теория окажется верной, это будет свидетельствовать о древнем обмене материалами между поверхностью Луны и ее мантией — процессе, который происходит на Земле благодаря тектонике плит, но не должен происходить на Луне, где отсутствует такая геологическая активность.

Вторая возможность напрямую связана с формированием Луны. Основная теория гласит, что объект размером с Марс по имени Тейя столкнулся с ранней Землей, а образовавшийся после этого обломочный материал со временем слился, создав Луну. Необычные сигнатуры серы могут быть реликтом Тейи, указывая на существенные различия в ее химическом составе по сравнению с Землей.

Доттин надеется, что будущий анализ изотопов серы с Марса и других небесных тел поможет определить, какое объяснение верное, что в конечном итоге углубит понимание формирования Солнечной системы. Открытие добавляет аргументов в пользу того, что история летучих веществ Луны гораздо сложнее, чем считалось ранее, что влияет на нынешнее толкование лунных образцов по мере подготовки NASA к возвращению на Луну в рамках программы Artemis.