НАСА получи проби от лунен почвен слой, донесени преди 50 години, което хвърли съмнение върху теорията за образуването на спътника на Земята

В продължение на повече от половин век Националната администрация по аеронавтика и изследване на космоса (НАСА) на САЩ съхранява проби от лунна почва, донесени на Земята от астронавтите на Аполо 17 през 1972 г. Те са били съхранявани в запечатани контейнери, в очакване на наличието на по-сложни инструменти за всеобхватни изследвания.

Пет десетилетия по-късно НАСА предаде една от пробите на учените, а анализът им ги доведе до неочаквани заключения. Оказа се, че съдържанието на изотопи на сяра в тази проба се различава значително от други проби от лунна почва и земни скали. Очаква се това откритие или да потвърди теорията, че Луната се е образувала в резултат на сблъсък между хипотетичната планета Тея и Земята, или да я опровергае и да даде представа за най-ранните етапи от историята на спътника на нашата планета.

Учени от университета Браун, водени от Джеймс Дотин, използвали масспектрометър за вторични йони, за да изследват пробите от лунната почва. Те получили проби, събрани от астронавти с помощта на специални тръби, поставени на 60 см в лунния реголит. По-просто казано, учените изследвали проби, събрани точно под повърхността, поставени в метален цилиндър и оставени така след завръщането им на Земята.

Екипът на Дотин искал да получи проби от вулканична скала, която е била част от лунната мантия в далечното минало. Учените смятат, че Луната се е образувала в резултат на сблъсъка между протопланетата Тея, сравнима по размер с Марс, със Земята. Химичният състав на лунната мантия може да предостави допълнителни улики за произхода на Луната.

Предишни изследвания на пробите показаха, че съотношението на отделните кислородни изотопи в лунната мантия е като цяло подобно на това на Земята. Това предполага, че Луната се е образувала предимно от отломки от Земята, които са се отделили след сблъсък с протопланета. Изотопите са подтипове на един и същ елемент, със същия брой протони, но различен брой неутрони. Учените са анализирали серните изотопи, използвайки масспектрометър за вторични йони. Анализът показва, че в сравнение със съотношенията на различните изотопи в земните скали, Луната вероятно е обеднена на сяра-33 (т.е. сяра с 33 неутрона), която е един от четирите стабилни изотопа на сярата.

„Преди се смяташе, че лунната мантия има същия изотопен състав на сярата като Земята. Точно това очаквах да видя, когато анализирах тези проби, но вместо това получихме стойности, напълно различни от всичко, което бяхме открили на Земята. Първата ми мисъл беше: „Мамка му, това не може да е вярно.“ Така че проверихме резултатите отново на всеки етап от процеса и не открихме грешки. Тези резултати са просто зашеметяващи“ — каза Дотин.

Учените са изложили две хипотези, за да обяснят наличието на серни изотопи, открити в лунната мантия. Съотношенията на изотопите на сярата може да са се образували от материал, отделен от Тея. Това означава, че отломките от древната протопланета представляват по-голяма част от състава на Луната, отколкото се смяташе досега. Втората хипотеза предполага, че изчерпването на сяра-33 е станало след образуването на Луната. Учените смятат, че младата Луна може да е била заобиколена от тънка атмосфера и ако сяра е присъствала в атмосферата, тя може да е взаимодействала със слънчевата ултравиолетова радиация. Получените химични реакции може да са довели до намаляване на дела на сяра-33.

Ако това е вярно, това означава, че изотопите на сярата от ранната атмосфера на Луната трябва по някакъв начин да са мигрирали от повърхността в мантията. По-късно в историята на Луната, сярата може да е била изхвърлена обратно на повърхността чрез изригвания.

„Това би било доказателство за древен обмен на материали между лунната повърхност и мантията. На Земята тази функция се изпълнява от тектониката на плочите, но не съществува на Луната. Следователно идеята за някакъв вид механизъм за обмен на ранната Луна е доста интригуваща“ — каза Дотин.

В момента учените не могат да определят кое обяснение е правилно. Бъдещи космически мисии ще измерват изотопните съотношения на сярата върху други тела в Слънчевата система, като Марс и астероиди. Тези изследвания могат да дадат насоки относно произхода на Луната.