Han pasado más de 50 años desde las misiones Apolo, y en ese tiempo Los análisis químicos de los materiales lunares recuperados han revolucionado nuestra comprensión de los materiales planetarios. Uno de los principales hallazgos como resultado de esta investigación es el reconocimiento de que la luna está excepcionalmente agotada en elementos volátiles particulares, y que estas rocas lunares también exhiben grandes anomalías químicas a diferencia de todo lo visto en la Tierra.

En una nueva investigación escrita por el estudiante graduado de la Universidad de Nuevo México Tony Gargano y científicos del Centro de Isótopos Estables de la UNM, en colaboración con científicos del Centro Espacial Johnson de la NASA, investigadores centrados en análisis químicos de halógenos, o los elementos altamente reactivos F, Cl, Br, y yo (flúor, cloro, bromo, y yodo). Descubrieron que los materiales lunares están excepcionalmente agotados en estos elementos, con cantidades inusualmente altas de la forma pesada (isótopo estable) de cloro, que explican como resultado del impacto gigante que forma la luna. El estudio de estos elementos volátiles y sistemas isotópicos ayuda a los científicos a comprender mejor la evolución química de los planetas. El informe se publica hoy en la procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias ( PNAS ), titulado "Composición de isótopos de cloro y contenido de halógeno de las muestras de retorno de Apolo".

Gargano dice, "Cuando intentamos comprender cómo se forman los planetas y cómo se puede mantener la vida en ellos, nos preocupa retener ciertos elementos que son necesarios para la vida, como el hidrógeno, o agua, pero también sabemos que necesitamos perder algo, como el Cl, que puede ser tóxico para la vida en altas concentraciones. La luna es un caso de estudio sobre cómo se procesan los elementos volátiles a lo largo de la evolución planetaria; tenemos un abundante conjunto de muestras de rocas recolectadas por los astronautas durante las misiones Apolo que nos permiten probar estas ideas y procesos ".

Profesor Zachary Sharp, en el Departamento de Ciencias de la Tierra y Planetarias de la UNM, y el asesor de Gargano, dice, "La composición de isótopos de cloro de estas rocas no se parece a nada que hayamos visto, y es importante descubrir cómo estos elementos se pierden con el tiempo ".

Adicionalmente, Gargano recibió una beca de posgrado de la NASA y pasó un tiempo en el Centro Espacial Johnson de la NASA con el científico planetario Justin Simon realizando análisis adicionales utilizando instrumentación en el Centro de Cosmoquímica de Isótopos y Laboratorio de Geocronología (CICG) de la NASA. un laboratorio que mide una amplia variedad de elementos y sus isótopos para comprender el origen del sistema solar, los procesos que transformaron el polvo y el gas nebulares en los componentes básicos de los planetas, y formación de planetas.

El equipo de la UNM y la NASA desarrollaron juntos un método para analizar trazas de contenido de halógeno en materiales planetarios y midieron la cantidad de flúor, cloro, bromo y yodo en muestras lunares. Específicamente, analizaron rocas lunares conocidas como basaltos de yegua y anortositas ferroanas. Descubrieron que estas rocas tienen un contenido de halógeno muy bajo junto con cantidades inusualmente altas del isótopo pesado del cloro.

Los investigadores explican que el impacto gigante de la formación de la luna condujo a la violenta expulsión de Cl y otros halógenos que contribuyeron a la química única de las rocas de la luna. Gargano explica la importancia de este trabajo:"Sabemos que la cantidad de cloro perdido de un planeta a lo largo de su historia de formación se refleja en la composición de isótopos de Cl de las rocas de ese cuerpo. En última instancia, todo comenzó con los mismos materiales originales presentes al comienzo del sistema solar, pero diferentes planetas han sufrido diferentes evoluciones químicas que dan como resultado diferentes composiciones químicas que podemos medir hoy ".

Los asesores de Gargano, además de Sharp, incluir a Charles Shearer en el Institute for Meteoritics, quienes fueron los primeros en medir los isótopos de cloro en las rocas lunares. Gargano et al ampliaron esta investigación pionera.

"Usamos un espectrómetro de masas en nuestro laboratorio en el Centro de Isótopos Estables de la UNM para realizar estas mediciones de muestras lunares recolectadas por los astronautas del Apolo, "dijo Gargano." El hecho importante es que usamos un conjunto de rocas llamadas anortositas ferroanas que son algunas de las rocas más antiguas que tenemos que registran las primeras etapas de la evolución de la luna. Estas rocas que son la parte blanca de la luna que puedes ver desde la Tierra, no contienen el mineral apatita, que es en gran parte lo que se ha medido desde el primer trabajo de Sharp en 2010. "

Los autores también encontraron que la apatita lunar (un mineral con altas cantidades de cloro) tiene valores de isótopos de cloro mucho más altos en comparación con toda la roca a granel. Sharp explica esta importancia:"Muchos científicos se han centrado anteriormente en las mediciones in situ de apatita de cristalización tardía debido a la facilidad de análisis y las mediciones de isótopos de cloro de roca a granel son limitadas". con pocas comparaciones con las mediciones in situ realizadas en apatita ".

"Estas mediciones de isótopos de cloro a granel son difíciles y solo Zach y yo las hemos realizado en materiales lunares, "dice Gargano.

"La parte fascinante fueron los datos isotópicos y lo que nos dijeron sobre cómo la luna se desvolata y se enfría, "agrega Sharp." Sabemos que es el resultado del impacto gigante entre la proto-Tierra y la luna que causó una transferencia de masa durante ese evento. Son datos muy inusuales y plantean la pregunta:¿Por qué ocurre en la Luna y no en la Tierra? "