Ludzkość utrzymuje trwałą fascynację Księżycem. Jednak dopiero za czasów Galileusza naukowcy zaczęli go badać. W ciągu prawie pięciu wieków badacze przedstawili liczne, mocno dyskutowane teorie na temat powstawania Księżyca. Teraz geochemicy, kosmochemicy i petrolodzy z ETH Zurich rzucili nowe światło na historię powstania Księżyca. W badaniu, które właśnie opublikowano w czasopiśmie Science Advances, zespół badawczy donosi o odkryciach, które pokazują, że Księżyc odziedziczył rodzime gazy szlachetne helu i neonu z płaszcza Ziemi. Odkrycie dodaje do i tak już silne ograniczenia dotyczące obecnie preferowanej teorii „Wielkiego Uderzenia”, która zakłada, że Księżyc powstał w wyniku potężnego zderzenia Ziemi z innym ciałem niebieskim.
Meteoryty z Księżyca na Antarktydę
Podczas swoich badań doktoranckich w ETH Zurich Patrizia Will przeanalizowała sześć próbek meteorytów księżycowych z kolekcji antarktycznej, pozyskanej z NASA. Meteoryty składają się ze skał bazaltowych, które powstały, gdy magma wypłynęła z wnętrza Księżyca i szybko się ochłodziła. Po ich utworzeniu pozostały pokryte dodatkowymi warstwami bazaltu, które chroniły skałę przed promieniowaniem kosmicznym, a zwłaszcza wiatrem słonecznym. Proces chłodzenia spowodował powstanie księżycowych cząstek szkła wśród innych minerałów znalezionych w magmie. Will i zespół odkryli, że cząsteczki szkła zachowują chemiczne odciski palców (sygnatury izotopowe) gazów słonecznych: helu i neonu z wnętrza Księżyca. Ich odkrycia silnie potwierdzają, że Księżyc odziedziczył szlachetne gazy rodzime dla Ziemi. „Znalezienie gazów słonecznych po raz pierwszy w materiałach bazaltowych z Księżyca, które nie są związane z jakąkolwiek ekspozycją na powierzchni Księżyca, było tak ekscytującym wynikiem” – mówi Will.
Bez ochrony atmosfery asteroidy nieustannie uderzają w powierzchnię Księżyca. Wyrzucenie meteorytów ze środkowych warstw lawy, podobnie jak na rozległych równinach znanych jako Lunar Mare, wymagało prawdopodobnie uderzenia o wysokiej energii. Ostatecznie fragmenty skał trafiły na Ziemię w postaci meteorytów. Wiele z tych próbek meteorytów jest zbieranych na pustyniach Afryki Północnej lub, w tym przypadku, na „zimnej pustyni” Antarktydy, gdzie łatwiej je dostrzec w krajobrazie.
Teksty Grateful Dead inspirują instrument laboratoryjny
W Laboratorium Gazu Szlachetnego w ETH Zurich znajduje się najnowocześniejszy spektrometr masowy gazu szlachetnego o nazwie „Tom Dooley” – śpiewany w melodii Grateful Dead o tej samej nazwie. Instrument otrzymał swoją nazwę, gdy wcześniejsi badacze w pewnym momencie zawiesili bardzo czuły sprzęt pod sufitem laboratorium, aby uniknąć zakłóceń powodowanych przez wibracje codziennego życia. Korzystając z instrumentu Tom Dooley, zespół badawczy był w stanie zmierzyć submilimetrowe cząstki szkła z meteorytów i wykluczyć wiatr słoneczny jako źródło wykrytych gazów. Hel i neon, które wykryli, były w znacznie większej ilości niż oczekiwano.
Tom Dooley jest tak czuły, że w rzeczywistości jest jedynym instrumentem na świecie zdolnym do wykrywania tak minimalnych stężeń helu i neonu. Wykorzystano go do wykrycia tych szlachetnych gazów w ziarnach meteorytu Murchison sprzed 7 miliardów lat – najstarszej znanej dotychczas materii stałej.
Poszukiwanie początków życia
Wiedza, gdzie można zajrzeć do ogromnej kolekcji NASA liczącej około 70 000 zatwierdzonych meteorytów, stanowi duży krok naprzód. „Jestem głęboko przekonany, że odbędzie się wyścig w celu badania ciężkich gazów szlachetnych i izotopów w materiałach meteorytowych” – mówi profesor ETH Zurich Henner Busemann, jeden z czołowych światowych naukowców w dziedzinie geochemii pozaziemskich gazów szlachetnych. Przewiduje, że wkrótce naukowcy będą szukać gazów szlachetnych, takich jak ksenon i krypton, które są trudniejsze do zidentyfikowania. Będą także poszukiwać innych lotnych pierwiastków, takich jak wodór czy halogeny, w meteorytach księżycowych.
Busemann komentuje: „Chociaż takie gazy nie są niezbędne do życia, byłoby interesujące wiedzieć, w jaki sposób niektóre z tych szlachetnych gazów przetrwały brutalną i gwałtowną formację księżyca. Taka wiedza może pomóc naukowcom z dziedziny geochemii i geofizyki w stworzeniu nowych modeli, które pokazują bardziej ogólnie, w jaki sposób takie najbardziej niestabilne pierwiastki mogą przetrwać formowanie się planet w naszym Układzie Słonecznym i poza nim”.
Źródło historii:
Materiały dostarczone przez ETH Zurych. Oryginał napisany przez Marianne Lucien. Uwaga: Treść można edytować pod kątem stylu i długości.