Los científicos han descubierto que una muestra de la Luna traída a la Tierra en 1972 por los astronautas del Apolo 17 contiene una proporción de isótopos de azufre muy diferente a la que vemos en la Tierra. Es un descubrimiento que podría hablarnos sobre el impacto gigante que formó la luna o sobre la historia más temprana de la luna.
Cuando las seis misiones Apolo que alunizaron regresaron a casa, algunas muestras de rocas lunares y regolito que trajeron consigo estaban almacenadas, prístinas y sin abrir. Esto se debe a que los científicos querían conservarlos para una fecha posterior, cuando se pudieran utilizar instrumentos más avanzados para su análisis.
En los últimos años, la NASA ha ido liberando gradualmente estas muestras almacenadas del programa Apollo Next Generation Sample Analysis a investigadores armados con instrumentos que ni siquiera se habían inventado en 1972.
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Entre esos instrumentos se encuentra un espectrómetro de masas de iones secundarios, empleado por un equipo de investigadores dirigido por James Dottin, profesor asistente de ciencias terrestres, ambientales y planetarias de la Universidad de Brown.
El equipo de Dottin solicitó uno de los “tubos de doble impulso”, que los astronautas del Apolo 17 Gene Cernan y Harrison Schmitt empujaron 23,6 pulgadas (60 centímetros) dentro del regolito lunar, tomando muestras de material justo debajo de la superficie y almacenándolo en un cilindro de metal. Esta muestra no ha sido tocada desde que llegó a la Tierra.
En particular, el equipo de Dottin quería una muestra de roca volcánica que originalmente formaba parte del manto lunar. Los científicos creen que la luna se formó cuando un protoplaneta del tamaño de Marte llamado Theia chocó contra la Tierra, formando escombros que se fusionaron en la luna. Por lo tanto, la química del manto lunar puede enseñarnos sobre este impacto gigante y el material que se transformó en la luna.
Estudios anteriores de muestras lunares han encontrado que la proporción de diferentes isótopos de oxígeno en el manto lunar coincide ampliamente con la de la Tierra, lo que sugiere que la luna está formada principalmente por desechos de la Tierra.
Volviendo al análisis del equipo, un isótopo es un átomo de un elemento específico que tiene el mismo número de protones pero un número diferente de neutrones, y Dottin quería comprobar las proporciones isotópicas del azufre, que una espectrometría de masas de iones secundarios puede medir con precisión.
“Mi objetivo era azufre que tuviera una textura que sugiriera que entró en erupción con la roca y no se añadió mediante un proceso diferente”, dijo Dottin en un comunicado.
Sin embargo, el análisis mostró que en comparación con las proporciones de diferentes isótopos de azufre en la Tierra, la luna parece estar agotada en azufre-33 (es decir, azufre con 33 neutrones), que es uno de los cuatro isótopos estables de azufre (los otros son azufre-32, azufre-34 y azufre-36).
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“Antes se pensaba que el manto lunar tenía la misma composición de isótopos de azufre que la Tierra”, dijo Dottin. “Eso es lo que esperaba ver al analizar estas muestras, pero en lugar de eso vimos valores que son muy diferentes de cualquier cosa que encontremos en la Tierra. Mi primer pensamiento fue: ‘Santo cielo, eso no puede estar bien’, así que volvimos para asegurarnos de que habíamos hecho todo correctamente, y así fue. Estos son resultados muy sorprendentes”.
El equipo de Dottin ha propuesto dos posibles explicaciones. Una es que las proporciones isotópicas de azufre son un legado no de la Tierra, sino de la composición química de Theia, y que una mayor parte de la luna está formada por restos procedentes de este antiguo protoplaneta de lo que se pensaba.
La otra posibilidad es que el azufre-33 se agotara después de que se formó la luna. Se sospecha que la luna muy joven estaba envuelta en una atmósfera delgada y, si había azufre presente en esta atmósfera, podría haber interactuado con la luz ultravioleta del sol. Las reacciones químicas resultantes de esta interacción podrían haber provocado una disminución de la cantidad de azufre-33.
Si este es el caso, significa que el azufre alterado en la breve y temprana atmósfera de la Luna debe haber sido transportado de alguna manera desde la superficie lunar hasta el manto. Luego, habría regresado a la superficie en una fecha posterior.
“Esto sería evidencia de un antiguo intercambio de materiales desde la superficie lunar al manto”, dijo Dottin. “En la Tierra tenemos placas tectónicas que hacen eso, pero la Luna no tiene placas tectónicas. Así que esta idea de algún tipo de mecanismo de intercambio en la Luna primitiva es apasionante”.
Por ahora, no hay forma de saber cuál explicación es la correcta. Sin embargo, si futuras misiones pueden medir las proporciones isotópicas de azufre en otros cuerpos del sistema solar, como Marte y los asteroides, podría proporcionar pistas sobre si el agotamiento del azufre-33 en la Luna es un legado de su otro padre Theia, que podría haber estado hecho del mismo material que Marte y los asteroides, o si es una consecuencia de reacciones químicas que tuvieron lugar después de que se formó la Luna.
Los hallazgos fueron publicados el 10 de septiembre en el Journal of Geophysical Research: Planets.