Analiza ‚zardzewiałej’ skały księżycowej wskazuje na suche wnętrze Księżyca

Zdjęcie dokumentujące podnoszenie skały Rusty Rock, 66095 przez Charliego Duke’a oraz dowódcę Johna Younga. Kwiecień 1972. Źródło: NASA

Księżyc posiada najprawdopodobniej bardzo suche wnętrze – wskazują nowe badania prowadzone przez badaczy z Scripps Institution of Oceanography na University of California San Diego, których wyniki opublikowano 21 sierpnia 2017 roku w periodyku Proceedings of the National Academy of Sciences.

Kwestia wilgotności Księżyca jest istotna ponieważ ilość wody i innych związków i pierwiastków lotnych mówi nam wiele o historii i procesie formowania naszego satelity naturalnego.

„Od dawna pytanie o to czy Księżyc jest wilgotny czy suchy stanowiło jedną z istotnych zagadek. To wydaje się trywialne na pierwszy rzut oka, ale w rzeczywistości jest to całkiem istotna kwestia”, mówi James Day, geochemik z Scripps Institution of Oceanography i główny autor badań finansowanych w ramach programu NASA Emerging Worlds. „Jeżeli Księżyc jest suchy – tak jak nam się wydawało przez ostatnie 45 lat, od czasów misji Apollo – nasza wiedza zgadzałaby się z teorią uformowania się Księżyca wskutek jakiegoś kataklizmicznego zderzenia”.

Wyniki opublikowane w artykule wskazują, że w momencie formowania księżyca był on „bardzo, bardzo gorący”, mówi Day. „Był to istny ocean magmy”.

Day wraz ze swoimi współpracownikami uważa, że księżyc był na tyle gorący, że wszelka woda lub inne związki i pierwiastki lotne w warunkach panujących na księżycu, takie jak cynk, uległyby odparowaniu na bardzo wczesnym etapie historii księżyca.

Badacze doszli do tego wniosku po przebadaniu fragmentów skały „Rusty Rock” przywiezionej z powierzchni Księżyca w 1972 roku w ramach misji Apollo 16.

Źródło: NASA

„To jedyna skała z Księżyca, która posiadała ślady rdzy na powierzchni”, mówi Day.

Implikacje istnienia rdzy na powierzchni Rusty Rock od dawna intrygowały naukowców – woda jest jednym z istotnych elementów niezbędnych do powstania rdzy – więc skąd zatem mogła wziąć się ta woda? Niektórzy naukowcy spekulowali, że woda mogła mieć pochodzenie ziemskie, jednak dalsze badania wykazały, że skała jak i rdza były pochodzenia księżycowego.

Najnowsze techniki analizy chemicznej, które Day wraz ze swoim zespołem zastosował do badania Rusty Rock wykazały, że skład chemiczny skały zgadza się z tym jaki pochodziłby z bardzo suchego wnętrza.

„To swego rodzaju paradoks”, mówi Day. „To wilgotna skała, która pochodzi z bardzo suchego wnętrza księżyca”.

Day odkrył, że rdza na powierzchni Rusty Rock pełna jest lżejszych izotopów cynku, co oznacza, że jest ona produktem cynku kondensującego się na powierzchni Księżyca po odparowaniu w gorącym okresie formowania się Księżyca.

„Cynk to pierwiastek lotny, zatem zachowuje się trochę jak woda w warunkach panujących podczas formowania się Księżyca”, mówi Day. „To tak jak z chmurami formującymi się nad oceanem, chmury są bogate w lekkie izotopy tlenu, a ocean jest bogaty w ciężkie izotopy tlenu”.

Zbliżenie na metaliczne sole lub „rdzę” na powierzchni 66095. NASA S72-48424. Źródło: NASA

Dlatego też, wnętrze Księżyca musi być bogate w ciężkie izotopy i zostało pozbawione lekkich izotopów i innych pierwiastków lotnych. A to znaczy: wnętrze jest suche.

„Wydaje mi się, że Rusty Rock była uważana przez długi czas za osobliwą ciekawostkę, jednak w rzeczywistości mówi nam ona coś bardzo ważnego o wnętrzu Księżyca”, mówi Day. „Te skały są dla nas niesamowitymi prezentami, ponieważ bezustannie dostarczają nam nowych informacji za każdym razem gdy stosujemy na nich nowe techniki badań”.

Jednak wnioski, które Day wyciągnął z badań jednej skały stoją w sprzeczności z niedawno opublikowanymi wynikami badań innej. W artykule opublikowanym 24 lipca 2017 na łamach periodyku Nature Geoscience, naukowcy z Brown University przeanalizowali depozyty odkryte na powierzchni Księżyca i doszli do wniosku, że obecność wody w tych depozytach wskazuje na wilgotne wnętrze globu.

Źródło: UCSD