Las muestras de rocas volcánicas recolectadas durante las misiones Apolo de la NASA llevan la firma isotópica de eventos clave en la evolución temprana de la Luna. un nuevo análisis encontrado. Esos eventos incluyen la formación del núcleo de hierro de la Luna, así como la cristalización del océano de magma lunar, el mar de roca fundida que se cree que cubrió la Luna durante unos 100 millones de años después de su formación.

El analisis, publicado en la revista Avances de la ciencia , utilizó una técnica llamada espectrometría de masas de iones secundarios (SIMS) para estudiar los vidrios volcánicos devueltos de las misiones Apolo 15 y 17, que se cree que representan algunos de los materiales volcánicos más primitivos de la Luna. El estudio analizó específicamente la composición de isótopos de azufre, que puede revelar detalles sobre la evolución química de las lavas de generación, transporte y erupción.

"Durante muchos años pareció que las muestras de roca basáltica lunares analizadas tenían una variación muy limitada en las proporciones de isótopos de azufre, "dijo Alberto Saal, profesor de geología en la Universidad de Brown y coautor del estudio. "Eso sugeriría que el interior de la Luna tiene una composición isotópica de azufre básicamente homogénea. Pero utilizando técnicas analíticas in situ modernas, mostramos que las proporciones de isótopos de los vidrios volcánicos en realidad tienen un rango bastante amplio, y esas variaciones pueden explicarse por eventos tempranos en la historia lunar ".

La firma de azufre de interés es la relación entre el isótopo "pesado" de azufre-34 y el azufre-32 más ligero. Los estudios iniciales de muestras volcánicas lunares encontraron que se inclinaban uniformemente hacia el azufre-34 más pesado. La proporción de isótopos de azufre casi homogénea contrasta con las grandes variaciones en otros elementos e isótopos detectados en las muestras lunares.

Este nuevo estudio analizó 67 muestras individuales de vidrio volcánico y sus inclusiones fundidas:pequeñas gotas de lava fundida atrapadas dentro de los cristales dentro del vidrio. Las inclusiones de fusión capturan la lava antes de que el azufre y otros elementos volátiles se liberen como gas durante la erupción, un proceso llamado desgasificación. Como tal, ofrecen una imagen impecable de cómo era la fuente de lava original. Usando el SIMS en la Carnegie Institution for Science, Saal con su colega, el difunto científico de Carnegie Eric Hauri, Pudieron medir los isótopos de azufre en estas inclusiones y vidrios fundidos prístinos, y utilice esos resultados para calibrar un modelo del proceso de desgasificación para todas las muestras.

"Una vez que sepamos la desgasificación, entonces podemos estimar la composición de isótopos de azufre original de las fuentes que produjeron estas lavas, "Dijo Saal.

Esos cálculos revelaron que las lavas se habían derivado de diferentes depósitos dentro del interior de la Luna con una amplia gama de proporciones de isótopos de azufre. Luego, los investigadores demostraron que el rango de valores detectados en las muestras podría explicarse por eventos en la historia temprana de la Luna.

La proporción de isótopos más ligera en algunos de los vidrios volcánicos, por ejemplo, es consistente con la segregación del núcleo de hierro de la Luna fundida temprana. Cuando un núcleo de hierro se separa de otro material en un cuerpo planetario, lleva un poco de azufre. El azufre que se ingiere tiende a ser el isótopo de azufre-34 más pesado, dejando el magma restante enriquecido con el azufre-32 más ligero.

"Los valores que vemos en algunos de los vidrios volcánicos son totalmente consistentes con los modelos del proceso de segregación del núcleo, "Dijo Saal.

Los valores de isótopos más pesados ​​se pueden explicar por el mayor enfriamiento y cristalización de la Luna fundida temprana. El proceso de cristalización elimina el azufre de la piscina de magma, produciendo depósitos sólidos con azufre-34 más pesado. Ese proceso es la fuente probable de los valores isotópicos más pesados ​​que se encuentran en algunos de los cristales volcánicos y rocas basálticas que regresan de la Luna.

"Nuestros resultados sugieren que estas muestras registran estos eventos críticos en la historia lunar, ", Dijo Saal." A medida que seguimos examinando estas muestras con técnicas más nuevas y mejores, seguimos aprendiendo cosas nuevas ".

Es necesario realizar más trabajo, y se deben analizar más muestras, para comprender completamente la composición isotópica de azufre de la Luna, Dice Saal. Pero estos nuevos resultados ayudan a aclarar preguntas de larga data sobre la composición del interior de la Luna, y acercan a los científicos un paso más hacia la comprensión de la formación y la historia temprana de la Luna.