В 1970-х американские астронавты привезли с Луны сотни килограммов образцов, часть из которых поместили в инертный газ на хранение вплоть до появления новых геохимических методов исследования. Теперь ученые извлекли один из образцов и нашли в нем аномалию по изотопам серы, вызывающую вопросы о прошлом земного спутника.
Тела Солнечной системы серьезно различаются по соотношению в них изотопов: на разных планетах и даже астероидах оно существенно колеблется. Поэтому после высадки американцев на Луну в науке возник серьезный кризис: соотношение изотопов кислорода (и не только его) там было практически земным. Это геохимически возможно, только если Селена формировалась из земного материала. Ни одна гипотеза образования Луны той эпохи не была совместима с таким сценарием.
Поэтому ученые составили гипотезу Тейи: некая крупная планета ударила по прото-Земле и вынесла ее породы на орбиту, где из них сформировался земной спутник. Ранее сообщалось, что эта гипотеза встретила свои неразрешимые проблемы, что в XXI веке привело к появлению принципиальной иной теории происхождения Луны.
Исследователи из Брауновского университета (США) подвергли продвинутому изотопному анализу часть образцов, привезенных на Землю миссией «Аполлон-17». В них выявили значительные отклонения от нормальных земных значений, что, на первый взгляд, противоречит большому изотопному сходству. Новую научную статью опубликовали в издании Journal of Geophysical Research: Planets.
Ученые констатировали, что один из образцов, который они изучили, имеет серьезное сниженное количества серы-33. Оно было ниже как его содержания в других лунных образцах, так и в типичных земных породах. Чтобы объяснить это, авторы предложили как разные источники для лунной серы.
В первом сценарии изотопная аномалия по сере стала результатом каких-то экзотических химических процессов в ранний период эволюции Луны. В земных условиях, отметили авторы исследования, обеднение по сере-33 может случиться из-за движения плит земной коры. Правда, на Селене, как считается, его не было.
Другой возможный вариант — обеднение по сере-33 из-за химических реакций, происходящих в разреженной атмосфере под действием ультрафиолета. Если это так, предположили ученые, то ранняя Луна могла иметь атмосферу.
Третий сценарий: при столкновении Тейи и прото-Земли сера в их составе могла смешаться не идеально. Тогда обнаруженная серная аномалия — след того самого древнего сверхкрупного столкновения планет, мегаимпакта.
Напомним, что в земной геологии регулярно встречаются образцы, обедненные по сере-33. Это породы из архея, возрастом от 2,5 миллиарда лет и древнее. Тогда в земной атмосфере практически не было кислорода, за счет чего диоксид серы (продукт вулканических извержений) распадался под действием ультрафиолета, давая в породах аномальное соотношение изотопов выпадающей вниз твердой серы.
Подобный сценарий трудно представить на Луне, поскольку для распространенности таких образцов требуются регулярные вулканические извержения земного типа, а также наличие атмосферы (иначе почти весь диоксид серы осядет по баллистическим траекториям сразу же, до распада).
Однако в рамках мультиимпактной теории образования Селены серная аномалия может иметь другое объяснение. По ней Луна в основном сложена из выбитых с поверхности древней Земли астероидами пород. Ясно, что аномалии земных пород архея в этом случае должны встречаться и на земном спутнике, куда попали с нашей планеты.