Ученые обнаружили, что образец Луны, доставленный на Землю в 1972 году астронавтами Apollo 17, имеет соотношение изотопов серы, которое значительно отличается от аналогичных данных на Земле. Это открытие может пролить свет на мощный удар, который привел к образованию Луны, или же рассказать о ее ранней истории.

Шесть миссий Apollo, осуществивших посадку на Луну, привезли с собой образцы лунных пород и реголита, которые были сохранены неповрежденными и запечатанными. Ученые хотели оставить их для последующего анализа с использованием более современных инструментов.

В последние годы NASA постепенно передает эти хранимые образцы в рамках программы анализа образцов следующего поколения для исследования с помощью инструментов, которые даже не были изобретены в 1972 году.

Одним из таких инструментов является вторичный масс-спектрометр ионов, который применяется командой исследователей под руководством Джеймса Доттина, доцента земли, окружающей и планетарной науки Брауновского университета.

Команда Доттина запросила один из «двойных трубок», которые астронавты Apollo 17 Джин Сернан и Харрисон Шмитт вбили на 60 сантиметров в лунный реголит, забирая материал из-под поверхности и помещая его в металлический цилиндр. Этот образец остался нетронутым с тех пор, как прибыл на Землю.

В частности, команда Доттина хотела получить образец вулканической породы, которая изначально была частью мантии Луны. Ученые полагают, что Луна образовалась в результате столкновения Земли с протопланетой размером с Марс, известной как Тея, и что химический состав лунной мантии может многое рассказать о этом гигантском ударе.

Предыдущие исследования образцов Луны показали, что соотношение различных изотопов кислорода в мантии Луны в целом совпадает с земным, что подтверждает, что Луна преимущественно состоит из вещества, выброшенного с Земли.

В процессе анализа Доттин определил, что изотопы серы значительно отличаются от земных показателей; в частности, Луна, похоже, бедна на серу-33, что вызывает множество вопросов о происхождении ее материала.

Доттин предложил две возможные объяснения: первое гласит, что уникальные соотношения изотопов серы могут быть наследием не Земли, а химического состава Теи, в то время как второе предполагает, что серы-33 стало меньше после формирования Луны, возможно, из-за взаимодействия с ультрафиолетовым светом Солнца в ранней атмосфере Луны.

«Если это так, то измененная сера в ранней атмосфере Луны каким-то образом должна была быть перенесена с поверхности на мантию и затем снова вернуться на поверхность», — сказал Доттин. Это могло бы свидетельствовать о древнем обмене материалов между лунной поверхностью и мантией, что представляет большой интерес для геологов.

На сегодняшний день нет точного ответа на вопрос, какое из этих объяснений является верным. Однако будущие миссии, изучающие изотопные соотношения серы на других телах Солнечной системы, таких как Марс и астероиды, могут пролить свет на причины отсутствия серы-33 на Луне и ее связь с Теи.

Результаты исследования были опубликованы 10 сентября в журнале Journal of Geophysical Research: Planets.