Неймовірно, але матеріали, які були зібрані під час місій Apollo, продовжують відкривати нові дані більше ніж через 50 років. У цьому випадку йдеться про крихітні скляні кульки, які всіяли місячну поверхню і розповідають про вибухові вулканічні виверження, що відбувалися 3,3 – 3,6 мільярдів років тому.
«Ми маємо ці зразки вже 50 років, але тепер у нас є технології, які дозволяють повністю їх зрозуміти», — зазначив Райан Огліор, професор фізики у Вашингтонському університеті в Сент-Луїсі. «Багато з цих приладів були б незбагненними, коли кульки вперше були зібрані».
Ці маленькі кульки, менше одного міліметра в розмірі, вбудовані в місячні породи та змішуються з місячним реголітом. Існує два види: помаранчеві та чорні, які утворилися, коли краплі лави, що спалахнули з вулканів, швидко охолоджувалися в холодному вакуумі місячної поверхні. Приблизно 3,5 мільярда років тому місяць був надзвичайно вулканічно активним, що призвело до утворення темних плям місячних морів, які сьогодні формують “ліця” “Людини на місяці”.
«Ці кульки – це крихітні, ідеально збережені капсули місячного внутрішнього середовища», — сказав Огліор. «Це один з найвражаючих зразків позаземного походження, які у нас є».
Огліор був частиною команди, яку очолили Томас Вільямс, Стівен Парман і Альберто Саал з Університету Браун у Род-Айленді. Вони використали різні сучасні мікроскопічні методи для аналізу кульок, щоб дізнатися більше про вулканічні умови, в яких вони утворилися.
Основним інструментом, що використовується в дослідженнях, став іонний мікропробник NanoSIMS 50 у Вашингтонському університеті, що дозволяє проводити спектрометрію на атомному рівні, визначаючи елементи та ізотопи, а також досліджуючи нанорозмірні структури.
Для уникнення контакту матеріалу з атмосферою Землі і реакції з її киснем, іонний пучок проникнув у зразки, витягуючи кульки, і далі оберігав матеріал від нашої атмосфери. Далі зразки піддалися аналізу за кількома методами, включаючи атомну томографію, скануючу електронну мікроскопію та рентгенівську спектроскопію з енергетичним дисперсійним методом.
«Навіть за допомогою передових методик, ці вимірювання виявилися дуже складними», — зазначив Огліор.
Вимірювання дало змогу команді дізнатися про тиск, температуру і хімію середовища, в якому утворилися кульки. Їхнє саме існування свідчить про те, що на Місяці були вибухові виверження, подібні до вогняних фонтанів, які можна спостерігати на Гаваях сьогодні, — сказав Огліор.
Однак колір, форма і хімічний склад місячних скляних кульок зовсім не схожі на їх земні аналоги.
Аналіз показав, що скляні кульки покриті шаром товщиною менше 100 нанометрів, який осів на них, коли пара конденсувалася з вулканічних хмар. Дослідження цих наношарів надає інформацію про ці вулканічні хмари, з яких можна дізнатися більше про вулканізм Місяця.
Наношари на поверхні кульок не є гладкими, а мають різноманітні форми та нерівності, що описуються як «мікром-дони», «латки», «пластинки» і «бульбашки». Мікром-дони, зокрема, мають основу, багатшу на залізо, ніж їх верхні поверхні. Цей градієнт заліза пов’язаний зі швидким зниженням тиску у вулканічному пучку в короткий час, під час якого мікром-дони у наношарі осідали.
Обидва види кульок – чорні та помаранчеві – були отримані під час місії Apollo 17 у 1972 році, яка була єдиною, де на борту був спеціаліст-геолог Харрісон Шмітт, з Таврійської долини в морі Спокою.
Чорні кульки багаті на нанокристали сульфіду цинку, а термохімічне моделювання цих кульок показує, що водень і сірка були основними елементами у вулканічних газових пучках, які їх утворили. Тим часом помаранчеві кульки не містять значних кількостей сульфіду цинку. Це свідчить про зміну умов вулканічного виверження, що призвели до утворення чорних і помаранчевих кульок.
«Це як читати щоденник давнього вулканолога Місяця», — підсумував Огліор.
Хоча результати є лише малим фрагментом у великій картині, вони наближають нас до розуміння вулканічних умов, які сформували «Людину на Місяці», і чому це вулканізм виник в першу чергу.
Результати були опубліковані в онлайн-форматі у квітні в журналі Icarus.