Δεκαετίες μετά τη σφράγισή τους, δείγματα σεληνιακού εδάφους από την εποχή του Apollo αποκαλύπτουν απροσδόκητες χημικές υπογραφές που αμφισβητούν παγιωμένες υποθέσεις για τη σύσταση της Σελήνης.
Όταν οι τελευταίοι αστροναύτες της NASA επέστρεψαν από τη Σελήνη το 1972, ένα μέρος του υλικού που συνέλεξαν σφραγίστηκε και μπήκε στην άκρη.
Οι επιστήμονες ήλπιζαν ότι οι μελλοντικές γενιές, εξοπλισμένες με καλύτερη τεχνολογία, θα μπορούσαν να μελετήσουν αυτά τα ανέγγιχτα δείγματα με νέους τρόπους.
Αυτή η στιγμή έφτασε. Μια ομάδα με επικεφαλής ερευνητή από το Πανεπιστήμιο Brown επανεξέτασε υλικό από την αποστολή Apollo 17 και εντόπισε ένα αναπάντεχο χημικό σήμα.
Ένα απροσδόκητο χημικό σήμα από την περιοχή Taurus-Littrow
Γράφοντας στο περιοδικό Journal of Geophysical Research: Planets, οι επιστήμονες περιγράφουν ασυνήθιστες ενώσεις θείου σε πετρώματα από την περιοχή Taurus-Littrow. Το ηφαιστειακό υλικό περιέχει θείο που παρουσιάζει έντονη έλλειψη σε θείο-33 (ή 33S), ένα από τα τέσσερα σταθερά ισότοπα του θείου. Σύμφωνα με την ομάδα, οι τιμές αυτές διαφέρουν σημαντικά από εκείνες που μετρώνται συνήθως στα πετρώματα της Γης.
Τα στοιχεία μπορούν να φέρουν μοναδικά «αποτυπώματα» με βάση τις αναλογίες των ισοτόπων τους, οι οποίες αντικατοπτρίζουν μικρές διαφορές στην ατομική τους μάζα. Όταν δύο δείγματα μοιράζονται το ίδιο μοτίβο, αυτό συνήθως σημαίνει ότι σχηματίστηκαν από την ίδια πηγή. Οι επιστήμονες γνωρίζουν εδώ και καιρό ότι η Γη και η Σελήνη μοιράζονται παρόμοιες υπογραφές ισοτόπων οξυγόνου.
Εξαιτίας αυτού, πολλοί ερευνητές υπέθεσαν ότι και τα ισότοπα του θείου θα ταυτίζονταν. Αυτή η προσδοκία δεν επιβεβαιώθηκε σε αυτή την περίπτωση, δήλωσε ο James Dottin, επίκουρος καθηγητής γεωλογικών, περιβαλλοντικών και πλανητικών επιστημών στο Brown και κύριος συγγραφέας της μελέτης.
«Πριν από αυτό, πιστευόταν ότι ο μανδύας της Σελήνης είχε την ίδια ισοτοπική σύσταση θείου με τη Γη», δήλωσε ο Dottin. «Αυτό ακριβώς περίμενα να δω αναλύοντας αυτά τα δείγματα, αλλά αντίθετα είδαμε τιμές που είναι πολύ διαφορετικές από οτιδήποτε βρίσκουμε στη Γη».
Ένα παρθένο δείγμα από την αποστολή Apollo 17
Το υλικό που μελέτησε ο Dottin προήλθε από έναν διπλό σωλήνα δειγματοληψίας, έναν κοίλο μεταλλικό κύλινδρο που βυθίστηκε σε βάθος περίπου 60 εκατοστών στην επιφάνεια της Σελήνης από τους αστροναύτες του Apollo 17, Gene Cernan και Harrison Schmitt.
Μετά την επιστροφή στη Γη, η NASA σφράγισε τον σωλήνα σε περιβάλλον ηλίου για να τον διατηρήσει αμετάβλητο για μελλοντική έρευνα μέσω του προγράμματος ANGSA (Apollo Next Generation Sample Analysis).
Τα τελευταία χρόνια, η NASA διέθεσε αυτά τα δείγματα σε επιστήμονες μέσω μιας διαγωνιστικής διαδικασίας επιλογής. Με την υποστήριξη του LunaSCOPE, της κοινοπραξίας σεληνιακής έρευνας του Brown, ο Dottin χρησιμοποίησε φασματομετρία μάζας δευτερογενών ιόντων για να μετρήσει τα ισότοπα του θείου.
Αυτή η τεχνική υψηλής ακρίβειας δεν ήταν διαθέσιμη όταν τα δείγματα έφτασαν για πρώτη φορά στη Γη. Επικεντρώθηκε σε τμήματα του πυρήνα που φαινόταν να περιέχουν ηφαιστειακό πέτρωμα από τα βάθη της Σελήνης. «Στόχευα σε θείο που είχε μια υφή η οποία υποδήλωνε ότι εκτοξεύτηκε μαζί με το πέτρωμα και δεν προστέθηκε μέσω κάποιας άλλης διαδικασίας», δήλωσε ο ίδιος.
Πιθανές εξηγήσεις
Τα αποτελέσματα ήταν συγκλονιστικά. Οι αναλογίες των ισοτόπων διέφεραν πολύ περισσότερο από το αναμενόμενο σε σύγκριση με οτιδήποτε έχει παρατηρηθεί στη Γη. «Η πρώτη μου σκέψη ήταν: “Δεν μπορεί να είναι σωστό αυτό”», είπε ο Dottin. «Έτσι, ελέγξαμε ξανά τα πάντα για να βεβαιωθούμε ότι είχαμε κάνει τη διαδικασία σωστά, και όντως την είχαμε κάνει. Πρόκειται απλώς για πολύ εκπληκτικά αποτελέσματα»
Ο Dottin προτείνει δύο κύριες εξηγήσεις. Μία πιθανότητα ανάγεται στο πρώιμο περιβάλλον της Σελήνης. Το θείο που αλληλεπιδρά με την υπεριώδη ακτινοβολία σε μια λεπτή ατμόσφαιρα μπορεί να αναπτύξει χαμηλά επίπεδα 33S.
Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι η Σελήνη είχε κάποτε μια σύντομη ατμόσφαιρα που θα μπορούσε να επιτρέψει την εμφάνιση αυτού του τύπου χημείας. Αν ισχύει αυτό, θα υποδείκνυε μια διαδικασία που μετέφερε υλικό από την επιφάνεια βαθιά στο σεληνιακό εσωτερικό. «Αυτό θα αποτελούσε απόδειξη μιας αρχαίας ανταλλαγής υλικών από την επιφάνεια της Σελήνης προς τον μανδύα», δήλωσε ο Dottin.
«Στη Γη, έχουμε τις τεκτονικές πλάκες που το κάνουν αυτό, αλλά η Σελήνη δεν διαθέτει τεκτονικές πλάκες. Επομένως, αυτή η ιδέα ενός είδους μηχανισμού ανταλλαγής στην πρώιμη Σελήνη είναι συναρπαστική». Μια άλλη εξήγηση αναζητά τα αίτια ακόμη πιο πίσω, στην προέλευση της Σελήνης.
Η επικρατούσα θεωρία προτείνει ότι ένα σώμα στο μέγεθος του Άρη, που ονομάζεται Θεία, συγκρούστηκε με τη Γη, παράγοντας συντρίμμια που αργότερα σχημάτισαν τη Σελήνη. Αν η Θεία είχε μια πολύ διαφορετική σύσταση θείου, αυτό το «αποτύπωμα» ίσως παραμένει ακόμη διατηρημένο στο εσωτερικό του σεληνιακού μανδύα.
Προς το παρόν, τα δεδομένα δεν ευνοούν σαφώς τη μία εξήγηση έναντι της άλλης. Ο Dottin ελπίζει ότι μελλοντικές μελέτες, συμπεριλαμβανομένων συγκρίσεων με δείγματα από τον Άρη και άλλα πλανητικά σώματα, θα βοηθήσουν στην επίλυση του μυστηρίου. Η κατανόηση αυτών των ισοτοπικών μοτίβων θα μπορούσε να προσφέρει νέα στοιχεία για το πώς δημιουργήθηκε η Σελήνη και το υπόλοιπο ηλιακό σύστημα.