Cercetătorii au folosit un microprocesor ionic multicollector pentru a studia raporturile hidrogen-deuteriu în roca lunară și pe Pământ. Concluzia lor: apa Lunii nu provine din comete, ci era deja prezentă pe Pământ acum 4,5 miliarde de ani, când o coliziune uriașă a trimis material de pe Pământ pentru a forma Luna.

comună

Apa din mantaua Lunii provine de la meteoriți primitivi, descoperă noi cercetări, aceeași sursă considerând că a furnizat cea mai mare parte a apei de pe Pământ. Descoperirile ridică noi întrebări despre procesul care a format Luna.

Luna se crede că s-a format dintr-un disc de resturi lăsat atunci când un obiect uriaș a lovit Pământul acum 4,5 miliarde de ani, foarte devreme în istoria Pământului. Oamenii de știință au presupus de multă vreme că căldura cauzată de un impact de acea dimensiune ar face ca hidrogenul și alte elemente volatile să fiarbă în spațiu, ceea ce înseamnă că Luna trebuie să fi început complet uscată. Dar recent, nava spațială NASA și noile cercetări asupra eșantioanelor din misiunile Apollo au arătat că Luna are de fapt apă, atât la suprafața sa, cât și dedesubt.

Arătând că apa de pe Lună și de pe Pământ provine din aceeași sursă, acest nou studiu oferă încă mai multe dovezi că apa Lunii a fost acolo tot timpul.

„Cea mai simplă explicație pentru ceea ce am găsit este că a existat apă pe proto-Pământ în momentul impactului uriaș”, a spus Alberto Saal, profesor asociat de Științe Geologice la Universitatea Brown și autorul principal al studiului. „O parte din acea apă a supraviețuit impactului și asta vedem în Lună”.

Cercetarea a fost coautoră de Erik Hauri de la Carnegie Institution din Washington, James Van Orman de la Case Western Reserve University și Malcolm Rutherford de la Brown și publicat online în Science Express.

Pentru a găsi originea apei Lunii, Saal și colegii săi au analizat incluziunile topite găsite în probele aduse înapoi din misiunile Apollo. Incluziunile topite sunt mici puncte de sticlă vulcanică prinse în cristale numite olivină. Cristalele împiedică scăparea apei în timpul unei erupții și le permite cercetătorilor să-și facă o idee despre cum este interiorul Lunii.

Cercetările din 2011 conduse de Hauri au constatat că incluziunile topite au multă apă - de fapt, la fel de multă apă ca și lavele care se formează pe fundul oceanului Pământului. Acest studiu a avut ca scop găsirea originii acelei ape. Pentru a face acest lucru, Saal și colegii săi au analizat compoziția izotopică a hidrogenului prins în incluziuni. "Pentru a înțelege originea hidrogenului, aveam nevoie de o amprentă digitală", a spus Saal. „Ceea ce este folosit ca amprentă este compoziția izotopică”.

Folosind un microprocesor ionic multicolector Cameca NanoSIMS 50L la Carnegie, cercetătorii au măsurat cantitatea de deuteriu din probe comparativ cu cantitatea de hidrogen obișnuit. Deuteriul este un izotop al hidrogenului cu un neutron suplimentar. Moleculele de apă provenite din diferite locuri ale sistemului solar au cantități diferite de deuteriu. În general, lucrurile formate mai aproape de soare au mai puțin deuteriu decât lucrurile formate mai departe.

Saal și colegii săi au descoperit că raportul deuteriu/hidrogen în incluziunile topite a fost relativ scăzut și s-a potrivit cu raportul găsit în condritele carbonice, meteoriți originari din centura de asteroizi de lângă Jupiter și considerat a fi printre cele mai vechi obiecte din sistemul solar. Asta înseamnă că sursa apei de pe Lună sunt meteoritii primitivi, nu cometele așa cum credeau unii oameni de știință.

Se știe că cometele, ca și meteoriții, transportă apă și alte substanțe volatile, dar majoritatea cometelor s-au format în capătul îndepărtat al sistemului solar într-o formațiune numită Norul Oort. Deoarece s-au format atât de departe de soare, tind să aibă rapoarte ridicate deuteriu/hidrogen - raporturi mult mai mari decât în ​​interiorul Lunii, de unde provin probele din acest studiu.

„Măsurătorile în sine au fost foarte dificile”, a spus Hauri, „dar noile date oferă cele mai bune dovezi de până acum că condritele purtătoare de carbon erau o sursă comună pentru volatilele de pe Pământ și Lună și, probabil, pentru întregul sistem solar interior”.

Cercetări recente, a spus Saal, au descoperit că până la 98 la sută din apa de pe Pământ provine și din meteoriți primitivi, sugerând o sursă comună de apă pe Pământ și apă pe Lună. Cel mai simplu mod de a explica acest lucru, spune Saal, este că apa a fost deja prezentă pe Pământul timpuriu și a fost transferată pe Lună.

Constatarea nu este neapărat incompatibilă cu ideea că Luna a fost formată de un impact uriaș cu Pământul timpuriu, dar prezintă o problemă. Dacă Luna este făcută din material care a venit de pe Pământ, este logic că apa din ambele ar împărtăși o sursă comună. Cu toate acestea, există încă întrebarea cu privire la modul în care acea apă a reușit să supraviețuiască unei astfel de coliziuni violente.

„Impactul nu a cauzat cumva pierderea întregii ape”, a spus Saal. "Dar nu știm care ar fi acest proces."

Aceasta sugerează, spun cercetătorii, că există unele procese importante pe care nu le înțelegem încă despre modul în care sunt formate planete și sateliți.

„Munca noastră sugerează că nici elementele extrem de volatile nu pot fi pierdute complet în timpul unui impact uriaș”, a spus Van Orman. „Trebuie să ne întoarcem la planșa de desen și să descoperim mai multe despre ceea ce fac impacturile uriașe și, de asemenea, avem nevoie de un control mai bun asupra inventarelor volatile din Lună”.

Finanțarea pentru cercetare a venit din programele NASA de Cosmochimie și LASER și de la Institutul NASA de Științe Lunare.