Jeszcze jedna wskazówka dotycząca pochodzenia Księżyca
Ludzkość od wieków jest zafascynowana Księżycem. Jednak dopiero za czasów Galileusza naukowcy zaczęli go naprawdę badać. W ciągu prawie pięciu stuleci naukowcy wysunęli liczne, mocno dyskutowane teorie na temat tego, jak powstał Księżyc. Teraz geochemicy, kosmochemicy i petrolodzy z ETH Zurich rzucają nowe światło na historię powstania Księżyca. W badaniu opublikowanym w czasopiśmie Science Advances, zespół badawczy przedstawił wyniki, które pokazują, że Księżyc odziedziczył rodzime gazy szlachetne hel i neon z płaszcza Ziemi. Odkrycie dodaje do już silnych ograniczeń na obecnie preferowanej teorii „Giant Impact”, która zakłada, że Księżyc powstał w wyniku masywnego zderzenia Ziemi z innym ciałem niebieskim.
Meteoryty z Księżyca na Antarktydę
Podczas badań doktoranckich w ETH Zurich, Patrizia Will przeanalizowała sześć próbek meteorytów księżycowych z kolekcji antarktycznej, otrzymanej od NASA. Meteoryty składają się ze skał bazaltowych, które powstały, gdy magma wydobyła się z wnętrza Księżyca i szybko się ochłodziła. Po ich uformowaniu pozostały przykryte dodatkowymi warstwami bazaltowymi, które chroniły skałę przed promieniami kosmicznymi, a w szczególności wiatrem słonecznym. Proces chłodzenia spowodował powstanie cząsteczek księżycowego szkła wśród innych minerałów występujących w magmie. Will i zespół odkryli, że szklane cząstki zachowują chemiczne odciski palców (sygnatury izotopowe) gazów słonecznych: helu i neonu z wnętrza Księżyca. Ich odkrycia zdecydowanie potwierdzają, że Księżyc odziedziczył gazy szlachetne rodzime dla Ziemi. „Znalezienie gazów słonecznych, po raz pierwszy, w materiałach bazaltowych z Księżyca, które nie są związane z żadną ekspozycją na powierzchni Księżyca, było tak ekscytującym wynikiem” – mówi Will.
Bez ochrony w postaci atmosfery, asteroidy nieustannie zasypują powierzchnię Księżyca. Prawdopodobnie potrzebne było uderzenie o wysokiej energii, aby wyrzucić meteoryty ze środkowych warstw strumienia lawy, podobnego do rozległych równin znanych jako Księżycowe Mare. Ostatecznie fragmenty skalne przedostały się 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 inspiracją dla instrumentu laboratoryjnego
W Laboratorium Gazów Szlachetnych przy ETH Zurich znajduje się najnowocześniejszy spektrometr masowy gazów szlachetnych o nazwie „Tom Dooley” – o którym śpiewano w utworze Grateful Dead o tej samej nazwie. Instrument otrzymał swoją nazwę, gdy wcześniejsi badacze, w pewnym momencie, zawiesili bardzo wrażliwy sprzęt na suficie laboratorium, aby uniknąć zakłóceń od wibracji codziennego życia. Korzystając z instrumentu Toma Dooleya, zespół badawczy był w stanie zmierzyć submilimetrowe cząstki szkła z meteorytów i wykluczyć wiatr słoneczny jako źródło wykrytych gazów. Hel i neon, które wykryli, występowały w znacznie większej obfitości niż się spodziewano.
Tom Dooley jest tak czuły, że w rzeczywistości jest jedynym instrumentem na świecie zdolnym do wykrycia tak minimalnych stężeń helu i neonu. Użyto go do wykrycia tych gazów szlachetnych w liczących 7 miliardów lat ziarnach meteorytu Murchison – najstarszej znanej do tej pory materii stałej.
Poszukiwanie początków życia
Wiedza o tym, gdzie szukać wewnątrz ogromnej kolekcji około 70 000 zatwierdzonych meteorytów NASA stanowi duży krok naprzód. „Jestem głęboko przekonany, że nastąpi wyścig w badaniu 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 on, że wkrótce badacze będą szukać gazów szlachetnych takich jak ksenon i krypton, które są trudniejsze do zidentyfikowania. Będą również poszukiwać w meteorytach księżycowych innych lotnych pierwiastków, takich jak wodór czy halogeny.
Busemann komentuje: „Chociaż takie gazy nie są niezbędne do życia, byłoby interesujące wiedzieć, jak niektóre z tych gazów szlachetnych przetrwały brutalne i gwałtowne formowanie się Księżyca. Taka wiedza może pomóc naukowcom z dziedziny geochemii i geofizyki w tworzeniu nowych modeli, które pokazują bardziej ogólnie, jak takie najbardziej lotne elementy mogą przetrwać formowanie się planet, w naszym układzie słonecznym i poza nim.”
Źródło: ETH Zurich. Marianne Lucien