|
Экзотическая сера, скрытая в мантии Луны
|
|
|
|
Когда астронавты вернулись из последней лунной миссии НАСА "Аполлон" в 1972 году, некоторые из собранных ими образцов были запечатаны и бережно хранились в надежде, что будущие исследователи, использующие современное оборудование, смогут проанализировать их и сделать новые открытия.
|
|
|
|
Теперь исследовательская группа, возглавляемая профессором Университета Брауна, сделала именно это. В исследовании, опубликованном в журнале Geophysical Research: Planets, исследователи сообщают о неожиданном присутствии серы в образцах горных пород, взятых в районе Таурус-Литтроу на Луне во время "Аполлона-17". Анализ показывает, что вулканический материал в образце содержит соединения серы с высоким содержанием серы-33 (или 33S), одного из четырех радиоактивно стабильных изотопов серы. Исследователи говорят, что образцы с обедненным содержанием 33S резко контрастируют с соотношениями изотопов серы, обнаруженными на Земле.
|
|
|
|
Некоторые элементы имеют отличительные "отпечатки пальцев" в виде соотношения изотопов — незначительных различий в весе их атомов. Если у двух пород один и тот же изотопный отпечаток, это является убедительным доказательством того, что они произошли из одного источника. В случае с Луной и Землей исследователи выявили большое сходство в изотопах кислорода в этих двух телах. По словам Джеймса Доттина, доцента кафедры наук о Земле, окружающей среде и планетах университета Брауна, который руководил новым исследованием, долгое время предполагалось, что изотопы серы будут рассказывать аналогичную историю.
|
|
|
|
|
|
|
"До этого считалось, что лунная мантия имеет тот же изотопный состав серы, что и земная", - сказал Доттин. "Это то, что я ожидал увидеть при анализе этих образцов, но вместо этого мы увидели значения, которые сильно отличаются от всего, что мы находим на Земле".
|
|
|
|
Образцы, которые проанализировал Доттин, были взяты из двойной приводной трубы — полого металлического цилиндра, погруженного примерно на 60 сантиметров в лунный грунт астронавтами "Аполлона-17" Джином Сернаном и Харрисоном Шмиттом. После возвращения на Землю НАСА поместило пробирку в гелиевую камеру, чтобы сохранить образец в первозданном виде для будущих исследований в рамках программы под названием Apollo Next Generation Sample Analysis или ANGSA.
|
|
|
|
В последние несколько лет НАСА начало предоставлять образцы ANGSA академическим исследователям на конкурсной основе. Доттин предложил проанализировать изотопы серы с помощью вторично-ионной масс-спектрометрии - высокоточного метода изотопного анализа, который не существовал в 1972 году, когда образцы впервые были доставлены на Землю.
|
|
|
|
Для своей работы Доттин искал конкретные образцы из приводной трубы, которые, по-видимому, представляли собой вулканическую породу мантийного происхождения: "Я искал серу, которая имела текстуру, позволяющую предположить, что она была извергнута вместе с породой, а не добавлена в результате другого процесса", - сказал он.
|
|
|
|
Он был немного ошеломлен, увидев, что соотношение изотопов так сильно отличается от земного.
|
|
|
|
"Моей первой мыслью было: "Святые угодники, этого не может быть", - сказал Доттин. "Итак, мы вернулись, чтобы убедиться, что все сделали правильно, и у нас получилось. Это просто очень неожиданные результаты".
|
|
|
|
Есть два возможных объяснения аномального содержания серы, - говорит он.
|
|
|
|
Они могут быть остатками химических процессов, происходивших на Луне в начале ее истории. Пониженное содержание S33 наблюдается при взаимодействии серы с ультрафиолетовым излучением в оптически разреженной атмосфере. Считается, что на ранней стадии своей истории Луна обладала недолговечной атмосферой, которая могла способствовать такому типу фотохимии. Если образцы действительно были сформированы таким образом, это может иметь некоторые интересные последствия для эволюции Луны.
|
|
|
|
"Это могло бы свидетельствовать о древнем обмене материалами с поверхности Луны на мантию", - сказал Доттин. "На Земле это происходит благодаря тектонике плит, но на Луне ее нет. Так что идея о каком-то механизме обмена на ранней Луне очень интересна".
|
|
|
|
Другая возможность заключается в том, что аномальная сера осталась после образования самой Луны. Основным объяснением образования Луны является то, что объект размером с Марс, называемый Тейя, столкнулся с Землей в начале ее истории. Обломки этого столкновения в конечном итоге объединились, образовав Луну. Вполне возможно, что серный след Тейи сильно отличался от земного, и что эти различия были зафиксированы в лунной мантии.
|
|
|
|
Из этого исследования не ясно, какое из этих возможных объяснений является правильным. Доттин надеется, что дальнейшее изучение изотопов серы с Марса и других небесных тел может однажды помочь ученым найти ответ. В конечном счете, по его словам, понимание распределения изотопных сигнатур поможет ученым лучше понять, как сформировалась Солнечная система.
|
|
|
|
Источник
|
