Ученые восстановили историю формирования Луны

Американские геохимики впервые проанализировали изотопный состав серы в образцах, собранных во время лунных миссий "Аполлон-15" и "Аполлон-17". Результаты показали, что геологическая история Луны была довольно бурной. Статья опубликована в журнале Science Advances.

Вариации изотопов серы в лавах мантийного происхождения могут многое сказать об этапах эволюции планетных тел. Если для земных магматических пород эти изотопные отношения хорошо известны, то в лунных породах их до сих пор детально не изучали.

Альберто Саал (Alberto Saal) из Университета Брауна в Провиденсе и Эрик Хаури (Erik Hauri) из Научного института Карнеги в Вашингтоне провели первые измерения соотношения изотопов серы 34S/32S в вулканических стеклах и оливиновых расплавных включениях. Все предыдущие исследователи определяли изотопные отношения серы только в валовых пробах горных пород, по которым очень трудно делать какие-либо выводы.

Авторы обнаружили изотопные сигнатуры, указывающие на несколько важных событий в геологической истории Луны: сначала выделилось лунное ядро и образовался океан лунной магмы, затем этот океан застыл, а на глубине заложились гетерогенные магматические очаги. При их активизации начались вулканические извержения — излияния лав, выброс пирокластического, обломочного материала и выделения вулканических газов. На этом процесс фракционирования изотопов серы завершился.

Несмотря на то, что это не дает ответа на главный вопрос, необходимый для понимания истории происхождения Луны — имеют ли недра Земли и Луны одну и ту же сигнатуру изотопа серы, — результаты нового исследование — это важный шаг к решению этой загадки, считают ученые. Теперь по крайней мере ясно, что Луна, так же, как и Земля, проходила этапы магматической дифференциации и дегазации.

Чтобы лучше понять процессы, контролирующие изменения изотопных отношений серы, исследователи использовали новейший метод наноразмерной масс-спектрометрии вторичных ионов (NanoSIMS), позволяющий проводить измерения в отдельных шариках вулканического стекла и мельчайших включениях.

Изученные образцы представлены двумя основными типами лунных вулканических пород: так называемыми морскими базальтами, заполняющими лунные моря, и пирокластическими отложениями, богатыми вулканическим стеклом. И те и другие проявляют широкие вариации по содержанию титана.

Ученые выявили четкую корреляцию между значениями изотопов серы и содержанием титана в каплях магматической жидкости, заключенных в кристаллах оливина, а также положительную связь между содержанием серы в образцах и ее изотопными значениями.

Авторы предполагают, что эти корреляции возникли в процессе выброса магматических газов во время вулканической активности, которая произвела морские базальты, сформировавшиеся уже после образования первичной лунной коры.