Открытие было сделано в результате анализа образцов, привезенных астронавтами «Аполлона».
Когда астронавты вернулись с последней лунной миссии «Аполлон» в 1972 году, часть собранного ими грунта была запечатана и тщательно сохранена в надежде, что будущие исследователи, используя более совершенное оборудование, смогут проанализировать его и сделать новые открытия.
Так и вышло. Американские ученые проверили изотопный состав серы в образцах из долины Тельца-Литтров и обнаружили, что он не такой, как на Земле. Статья об открытии увидела свет в Journal of Geophysical Research: Planets.
По соотношению изотопов того или иного элемента можно судить о его происхождении. Если два образца породы имеют одинаковый изотопный состав — это веский аргумент, что они из одного источника. В случае Луны и Земли выявлено сходство в изотопах кислорода. Логично было бы предположить, что и с серой такая же история.
«До этого считалось, что лунная мантия имеет тот же изотопный состав серы, что и Земля. Именно это я и ожидал увидеть при анализе этих образцов, но вместо этого мы увидели значения, которые сильно отличаются от всего, что мы находим на нашей планете», — говорит геохимик Джеймс Доттин из Университета Брауна, руководивший исследованием.
Образцы, которые он анализировал, взяты из двойной трубки-поглотителя — полого металлического цилиндра, вбитого астронавтами «Аполлона-17» Юджином Сернаном и Харрисоном Шмиттом в лунный грунт примерно на 60 сантиметров. После возвращения на Землю трубку закупорили в гелиевой камере для программы «Анализ образцов нового поколения „Аполлона“» (ANGSA).
В последние несколько лет НАСА начало предоставлять образцы ANGSA академическим исследователям через конкурсный процесс подачи заявок. Доттин вызвался проанализировать изотопы серы с помощью вторичной ионной масс-спектрометрии — высокоточного метода, которого в 1972 году еще не было.
Для своей работы геохимик искал конкретные образцы из трубки-поглотителя, похожие на вулканическую породу мантийного происхождения: «Я нацеливался на серу, которая имела текстуру, указывающую на то, что она была извергнута вместе с породой, а не добавлена каким-то другим процессом».
По признанию ученого, открытие для него самого стало полной неожиданностью.
«Первая мысль была: „Черт возьми, этого не может быть!“ — вспоминает он. — Поэтому мы вернулись, чтобы убедиться, что мы все сделали правильно — оказалось все так. Поразительные результаты».
Доттин предлагает два возможных объяснения аномальной серы. Она может быть остатком химических процессов, происходивших на Луне на раннем этапе ее истории. Обедненные концентрации ³³S обнаруживаются, когда сера взаимодействует с ультрафиолетовым светом в оптически тонкой атмосфере. Считается, что на заре своего существования Луна могла не очень долго иметь такую атмосферу.
«Это было бы свидетельством древнего обмена материалами от лунной поверхности к мантии. На Земле для этого есть тектоника плит, но на Луне ее нет. Так что идея о каком-то механизме обмена на ранней Луне довольно интересна», — считает исследователь.
Другая возможность заключается в том, что аномальная сера осталась от образования Луны. Напомним, общепринятая на сегодня гипотеза объясняет возникновение спутника Земли ее столкновением с Тейей. Если все так, отличная от земной сера могла быть в ней.
По словам Доттина, чтобы остановиться на той или другой версии, мало данных, нужны образцы с Марса и других небесных тел. В конечном счете, понимание распределения изотопных сигнатур поможет понять, как сформировалась наша Солнечная система, подытожил он.