Сера лунных лав

Один из основных результатов программы «Аполлон» в семидесятых годах ХХ века — запас образцов грунта, взятого в разных точках Луны. Половину этого материала НАСА тогда законсервировало для исследований на приборах будущего. Сегодня оно наступило, поэтому в научных журналах все чаще появляются статьи с новыми данными о Луне. Одна из них, работа профессора Брауновского университета Альберто Сала и его коллеги из Института Карнеги Эрика Хаури, посвящена изучению соотношения изотопов серы.

Ученые исследовали образцы вулканических лав с включениями застывших стеклянных капель, доставленные «Аполлоном-15» и «Аполлоном-17». Капли захвачены из расплавленной магмы до ее дегазации при извержении, то есть до удаления из нее серы и других летучих элементов, поэтому их состав дает представление о химической эволюции магм.

Ученые исследовали 67 образцов на предмет соотношения долей изотопов серы с атомными массами 34 и 32. Среди образцов удалось выделить две группы с большим и малым соотношением этих изотопов, которое коррелирует с общим содержанием в них серы и титана. Это значит, что лавы произошли из разных резервуаров лунной толщи. По мнению ученых, большая доля легкого изотопа в лавах свидетельствует об их связи с образованием жидкого железного ядра внутри Луны, так как железо имеет тенденцию захватывать тяжелый изотоп серы, тем самым обогащая магму легким. Когда же моря жидкой лавы на поверхности планеты охлаждаются и кристаллизуются, в ней повышается концентрация тяжелой серы из-за преимущественного испарения легкой. Принято считать, что эти моря покрыли Луну 100 миллионов лет спустя после ее рождения.

До сих пор астрофизики были уверены, что разные минералы лунных базальтов содержат изотопы серы примерно в равных долях, чего не скажешь об изотопах большинства других химических элементов. Однако новое исследование доказывает, что это не так, соотношение концентраций тяжелого и легкого изотопов могут сильно различаться. Это различие характеризует ключевые моменты ранней эволюции Луны. Работа приближает разгадку тайны рождения Луны и будет продолжена. Ученые также надеются выяснить, насколько различается содержание изотопов серы в лунных и земных толщах.

Science Advances, 2021, 7, № 9