Drevni trag u lunarnoj steni: uzorak iz Apolla 17 krije neočekivani izotopski pečat

U praškastim zrnima troilita iz uzorka Apolla 17 (drive tube 73001/2) naučnici su otkrili izuzetno neobičan izotopski sastav sumpora — značajno osiromašenje izotopa sumpora-33. Nalaz ukazuje na procese koji su se odvijali u veoma ranoj fazi istorije Meseca, a mogu imati implikacije i za naše razumevanje nastanka Meseca i razmene materije u ranim epochama Sunčevog sistema.

Šta su istraživači uradili i našli

Tim predvođen planetarnim naučnikom Jamesom Dottinom (Brown University) analizirao je sačuvan uzorak iz Apolla 17 korišćenjem masene spektrometrije kako bi odredio izotopske odnose sumpora u zrnima troilita (FeS). Dok su neka zrna pokazivala blago povišene nivoe sumpora-33, očekivane za vulkanski poreklo, druga su pokazala neočekivano jako smanjene vrednosti tog izotopa — odnos koji dosad nije zabeležen u lunarnim uzorcima.

„Prva pomisao mi je bila: 'To ne može biti tačno',“ kaže James Dottin. „Vratili smo se i proverili metodologiju — rezultati su se ponovili. To su veoma iznenađujući podaci.“

Kako nastaje takav izotopski potpis?

Izuzetno niska zastupljenost sumpora-33 sugeriše fotokemijsku obradu u tankoj atmosferi izloženoj ultraljubičastom zračenju. Postoje dve glavne interpretacije koje istraživači navode:

• Mesećka primordijalna atmosfera i magma okean: U ranim fazama Meseca mogao je postojati magma okean čija površina i slaba atmosfera dopuštaju isparavanje lakših izotopa (kao što je S-33). To bi ostavilo uzorke obogaćene za teže izotope u krajnjim fazama kristalizacije.
• Moguć trag Theie: Prema vodećoj hipotezi, Mesec je nastao posle sudara Zemlje sa objektom veličine Marsa, nazvanim Theia. Deo materije Theie mogao je se sačuvati u mesečnom materijalu; neobičan izotopski potpis može poticati upravo iz takvog izvora.

Obe hipoteze sugerišu da su u vrlo ranoj istoriji Meseca postojali procesi koji su mogli da izmene izotopske odnose sumpora — bilo putem površinskog isparavanja i fotokemije, bilo putem akumulacije materijala različitog porekla.

Zašto je otkriće važno?

Ovaj rezultat dovodi u pitanje pretpostavku da je lunarni plašt izotopski jednak Zemljinom u pogledu sumpora. Ako je uzrok fotokemijska izmena, to bi značilo da je postojala razmena materijala između površine i dubljih delova Meseca u odsustvu tektonike kakvu ima Zemlja. Ako je izvor Theia, to bi dalo retki uvid u hemijsko nasleđe sudara koji je formirao Mesec.

Nalaz se zasniva na jednom, relativno malom i dugo sačuvanom uzorku koji je od 1970-ih čuvan u helijumskoj komori — upravo zbog takvog čuvanja danas je bilo moguće primeniti napredne analitičke tehnike. Ipak, konačno razlučivanje između mogućih objašnjenja zahtevaće dodatne uzorke sa Meseca i iz drugih tela (Mars, asteroidi) kao i dalja laboratorijska istraživanja.

Rad je objavljen u časopisu JGR Planets. Nalaz otvara nova pitanja o ranoj dinamici Meseca i ranom razvoju Sunčevog sistema.