Дивовижно, але зразки матеріалів з Місяця, які були отримані під час місій «Аполлон», і досі надають нові знання більше ніж через 50 років. В цьому випадку мова йде про те, як крихітні скляні кульки, що поширені на місячній поверхні, розповідають нам про вибухові вулканічні виверження, які сформували їх 3,3–3,6 мільярда років тому.
«У нас є ці зразки вже 50 років, але сьогодні ми маємо технології, які дозволяють повністю їх зрозуміти», — зазначив Райан Огліор, професор фізики в Університеті Вашингтона в Сент-Луїсі. «Багато з цих пристроїв було б неможливо уявити, коли ці кульки востаннє збиралися.»
Ці дрібні кульки, менше ніж міліметр у діаметрі, вбудовані в місячні породи та змішані з місячним реголітом. Вони представлені у двох формах: оранжевій та чорній, і були створені, коли краплі лави, що violently вивергалися з вулканів, швидко охололи в холодному вакуумі місячної поверхні. Близько 3,5 мільярда років тому Місяць був вкрай вулканічно активним, формуючи темні плями місячних морів, які сьогодні утворюють «обличчя» «Людини на Місяці».
«Ці кульки — мініатюрні, недоторкані капсули місячного внутрішнього світу», — зазначив Огліор. «Вони є одними з найвражаючих позаземних зразків, які ми маємо.»
Огліор був частиною команди, яку очолювали Томас Вільямс, Стівен Парман і Альберто Саал з Браунівського університету в Род-Айленді. Вони застосували різноманітні сучасні методи мікроскопічного аналізу, щоб дізнатися більше про вулканічні умови, у яких формувалися кулі.
Основним приладом, що використовувався, була іонна мікропроба NanoSIMS 50 в університеті Вашингтона, яка може виконувати спектрометрію на атомному рівні, ідентифікуючи елементи та ізотопи, а також досліджуючи структуру на нано-рівні.
Щоб уникнути контакту матеріалів із атмосферою Землі та реакції з її киснем, іонний промінь проник у зразки, витягував кульки з них, і при цьому піклувався про те, щоб матеріал був захищений від нашої атмосфери. Потім зразки піддали різним методам аналізу, включаючи атомну томографію, сканувальну електронну мікроскопію та рентгенівську спектроскопію з енергійним розподілом.
«Навіть з сучасними техніками, які ми використовували, ці вимірювання були дуже складними», — зауважив Огліор.
Вимірювання надали команді дані про тиск, температуру та хімію середовища, в якому утворювалися ці кульки. Фактично їх існування є доказом того, що Місяць пережив вибухові виверження, «щось, схоже на вогняні фонтани, які ви можете побачити на Гаїті сьогодні», зазначив Огліор.
Проте колір, форма та хімічний склад місячних скляних кульок значно відрізняються від їхніх земних аналогів.
Аналіз показав, що скляні кульки покриті шаром товщиною менше 100 нанометрів, що осів на них у вигляді конденсату з вулканічних хмар. Таким чином, дослідження цих нано-шарів надає інформацію про ці вулканічні хмари, завдяки чому ми можемо більше дізнатися про місячний вулканізм.
Нано-шари на поверхні кульок не є гладкими, а мають безліч форм і неоднорідностей, які характеризуються як «мікромаунди», «планки», «пластинки» та «блістери». Зокрема, мікромаунди мають основу, що містить більше заліза, ніж їхні верхні шари. Цей залізний градієнт пов’язаний із тим, як швидко зменшувався тиск у вулканічному виверженні за короткий час, що знадобився для осідання мікромаундів у нано-шарі.
Обидві досліджені червоні та чорні кульки були отримані під час місії «Аполлон 17» у 1972 році — єдиної, що включала спеціалізованого геолога, Гаррісона Шмідта, на борту — з долини Таврус-Літтроу у Морі Серединності.
Чорні кульки містять значну кількість нанокристалів сульфіду цинку, а термохімічне моделювання цих кульок показує, що водень і сірка були основними елементами в газових виверженні, що їх сформували. Тим часом оранжеві кульки не виявили значних кількостей кристалів сульфіду цинку. Це свідчить про зміну умов у процесі вулканічного виверження, яке призвело до утворення чорних і оранжевих кульок.
«Це схоже на читання щоденника древнього місячного вулканолога», — підкреслив Огліор.
Попри те, що ці відкриття є лише невеликим аспектом в загальному контексті, вони наближають нас до розуміння вулканічних умов, які сформували образ «Людини на Місяці», і чому цей вулканізм виник на початку.
Результати дослідження були опубліковані в квітні у науковому журналі.