В лунном грунте возрастом более 50 лет нашли серную аномалию

Группа учёных под руководством Джеймса Доттина, доцента наук о Земле, окружающей среде и планетах в Университете Брауна, проанализировала образцы из региона Луны Таурус-Литтроу, собранные во время миссии «Аполлон-17» в 1972 году. Астронавты Юджин Сернан и Харрисон Шмитт взяли керн с помощью полой металлической трубки, которую погрузили на 60 сантиметров в лунный грунт. NASA запечатало трубку в гелиевой камере и сохранило для будущих исследований в рамках программы Apollo Next Generation Sample Analysis (ANGSA).

Анализ показал, что вулканический материал содержит соединения серы с крайне низким содержанием изотопа сера-33 (³³S) — одного из четырёх радиоактивно стабильных изотопов серы. Это резко контрастирует с соотношением изотопов серы на Земле.

Доттин использовал вторичную ионную масс-спектрометрию — высокоточный метод изотопного анализа, который не существовал в 1972 году. Исследователь специально искал образцы вулканических пород мантийного происхождения, чтобы проанализировать серу, которая извергалась вместе с породой, а не появилась позже.

До этого считалось, что лунная мантия имеет тот же изотопный состав серы, что и Земля. Именно это я и ожидал увидеть, но вместо этого обнаружил значения, которые очень отличаются от всего, что мы находим на Земле. 

Джеймс Доттин

Доцент наук о Земле, окружающей среде и планетах в Университете Брауна

Первой реакцией учёного было недоверие: «Я подумал: это не может быть правдой. Мы вернулись и перепроверили всё — мы всё сделали правильно. Это просто очень неожиданные результаты».

Учёные предлагают два объяснения аномальной серы. Первая версия — это остаток химических процессов, происходивших на Луне в начале её истории. Обеднённые соотношения ³³S возникают, когда сера взаимодействует с ультрафиолетовым светом в оптически тонкой атмосфере. Считается, что на ранних этапах у Луны была недолговечная атмосфера, которая могла поддерживать такую фотохимию. Если образцы действительно сформировались так, это указывает на древний обмен материалами между поверхностью Луны и мантией. На Земле такой обмен обеспечивает тектоника плит, но на нашем естественном спутнике её нет.

Вторая версия связана с происхождением самой Луны. Согласно ведущей теории, объект размером с Марс под названием Тейя столкнулся с Землёй на раннем этапе её истории, а из обломков этого столкновения в конечном итоге сформировалась Луна. Возможно, изотопная подпись серы у Тейи сильно отличалась от земной, и эти различия зафиксировались в лунной мантии.

Пока неясно, какое из объяснений верное. Доттин надеется, что дальнейшее изучение изотопов серы с Марса и других небесных тел однажды поможет найти ответ. В конечном счёте понимание распределения изотопных сигнатур позволит учёным лучше понять, как формировалась Солнечная система.