การส่งยานอะพอลโลไปสำรวจอวกาศ

การวิเคราะห์ซึ่งตีพิมพ์ในวารสารScience Advancesใช้เทคนิคที่เรียกว่า Second ion Mass spectrometry (SIMS) เพื่อศึกษาแก้วภูเขาไฟที่ส่งคืนจากภารกิจ Apollo 15 และ 17 ซึ่งคิดว่าเป็นตัวแทนของวัสดุภูเขาไฟที่เก่าแก่ที่สุดบนดวงจันทร์ การศึกษานี้พิจารณาเฉพาะองค์ประกอบไอโซโทปของกำมะถัน ซึ่งสามารถเปิดเผยรายละเอียดเกี่ยวกับวิวัฒนาการทางเคมีของลาวา ตั้งแต่การกำเนิด การขนส่ง และการปะทุ Alberto Saal ศาสตราจารย์ด้านธรณีวิทยาแห่งมหาวิทยาลัยบราวน์และผู้ร่วมวิจัยกล่าวว่า "เป็นเวลาหลายปีที่ดูเหมือนว่าตัวอย่างหินทุรกันดารบนดวงจันทร์ที่วิเคราะห์มีความแปรผันที่จำกัดมากในอัตราส่วนไอโซโทปของกำมะถัน" "นั่นจะชี้ให้เห็นว่าภายในดวงจันทร์มีองค์ประกอบไอโซโทปของกำมะถันที่เป็นเนื้อเดียวกันโดยพื้นฐาน แต่การใช้เทคนิคการวิเคราะห์ในแหล่งกำเนิดสมัยใหม่ เราแสดงให้เห็นว่าอัตราส่วนไอโซโทปของแก้วภูเขาไฟมีช่วงค่อนข้างกว้าง และการแปรผันเหล่านั้นสามารถอธิบายได้โดย เหตุการณ์ในช่วงต้นของประวัติศาสตร์ทางจันทรคติ” ลายเซ็นกำมะถันที่น่าสนใจคืออัตราส่วนของไอโซโทปกำมะถัน-34 "หนัก" ต่อกำมะถัน-32 ที่เบากว่า การศึกษาเบื้องต้นเกี่ยวกับตัวอย่างภูเขาไฟบนดวงจันทร์พบว่าพวกมันโน้มเข้าหากำมะถัน-34 ที่หนักกว่าอย่างสม่ำเสมอ อัตราส่วนไอโซโทปของกำมะถันที่เกือบจะเป็นเนื้อเดียวกันนั้นตรงกันข้ามกับการแปรผันอย่างมากขององค์ประกอบและไอโซโทปอื่นๆ ที่ตรวจพบในตัวอย่างบนดวงจันทร์ การศึกษาครั้งใหม่นี้ศึกษาตัวอย่างแก้วภูเขาไฟ 67 ตัวอย่างและการหลอมรวมของพวกมัน อะพอลโล ลาวาหลอมเหลวก้อนเล็ก ๆ ติดอยู่ภายในผลึกภายในแก้ว การรวมตัวที่หลอมละลายจับลาวาก่อนที่กำมะถันและองค์ประกอบที่ระเหยได้อื่นๆ จะถูกปลดปล่อยออกมาเป็นก๊าซระหว่างการปะทุ ซึ่งเป็นกระบวนการที่เรียกว่าการไล่ก๊าซ ดังนั้นพวกเขาจึงเสนอภาพที่ชัดเจนของลาวาต้นกำเนิดดั้งเดิมว่าเป็นอย่างไร การใช้ SIMS ที่ Carnegie Institution for Science Saal กับเพื่อนร่วมงานของเขา Eric Hauri นักวิทยาศาสตร์ของ Carnegie ผู้ล่วงลับ สามารถวัดไอโซโทปของกำมะถันในสิ่งหลอมเหลวและแก้วที่บริสุทธิ์เหล่านี้ และใช้ผลลัพธ์เหล่านั้นเพื่อปรับเทียบแบบจำลองของกระบวนการไล่ก๊าซสำหรับ ตัวอย่างทั้งหมด "เมื่อเราทราบการไล่ก๊าซแล้ว เราก็สามารถประมาณองค์ประกอบไอโซโทปกำมะถันดั้งเดิมของแหล่งที่มาที่ผลิตลาวาเหล่านี้กลับไปได้" ซาลกล่าว การคำนวณเหล่านั้นเผยให้เห็นว่าลาวาได้มาจากแหล่งกักเก็บต่างๆ ภายในดวงจันทร์ที่มีอัตราส่วนไอโซโทปกำมะถันที่หลากหลาย นักวิจัยได้แสดงให้เห็นว่าช่วงของค่าที่ตรวจพบในตัวอย่างสามารถอธิบายได้จากเหตุการณ์ในประวัติศาสตร์ยุคแรกของดวงจันทร์ อัตราส่วนไอโซโทปที่เบากว่าในแก้วภูเขาไฟบางแก้วนั้นสอดคล้องกับการแยกตัวของแกนเหล็กออกจากดวงจันทร์ที่หลอมเหลวในช่วงแรก เมื่อแกนเหล็กแยกออกจากวัสดุอื่นในร่างกายของดาวเคราะห์ มันต้องใช้กำมะถันเล็กน้อยด้วย กำมะถันที่ถูกดูดออกไปมีแนวโน้มที่จะเป็นไอโซโทปของกำมะถัน-34 ที่หนักกว่า ทำให้แมกมาที่เหลืออุดมด้วยกำมะถัน-32 ที่เบากว่า "ค่าที่เราเห็นในแก้วภูเขาไฟบางส่วนนั้นสอดคล้องอย่างสมบูรณ์กับแบบจำลองของกระบวนการแยกตัวของแกน" ซาลกล่าว ค่าไอโซโทปที่หนักกว่าสามารถอธิบายได้จากการเย็นตัวและการตกผลึกเพิ่มเติมของดวงจันทร์ที่หลอมเหลวในยุคแรก กระบวนการตกผลึกจะกำจัดกำมะถันออกจากสระหินหนืด ทำให้เกิดแหล่งกักเก็บที่เป็นของแข็งซึ่งมีกำมะถัน-34 ที่หนักกว่า กระบวนการดังกล่าวน่าจะเป็นแหล่งที่มาของค่าไอโซโทปที่หนักกว่าที่พบในแก้วภูเขาไฟและหินบะซอลต์บางส่วนที่ส่งคืนจากดวงจันทร์ "ผลลัพธ์ของเราชี้ให้เห็นว่าตัวอย่างเหล่านี้บันทึกเหตุการณ์สำคัญเหล่านี้ในประวัติศาสตร์ดวงจันทร์" Saal กล่าว "ในขณะที่เราดูตัวอย่างเหล่านี้ด้วยเทคนิคที่ใหม่และดีขึ้นเรื่อยๆ เราก็ได้เรียนรู้สิ่งใหม่ๆ อยู่เสมอ" จำเป็นต้องทำงานมากขึ้น และต้องมีการวิเคราะห์ตัวอย่างมากขึ้น เพื่อให้เข้าใจองค์ประกอบไอโซโทปของกำมะถันของดวงจันทร์อย่างถ่องแท้ Saal กล่าว แต่ผลลัพธ์ใหม่เหล่านี้ช่วยไขข้อสงสัยที่มีมาอย่างยาวนานเกี่ยวกับองค์ประกอบภายในของดวงจันทร์ และทำให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจการก่อตัวและประวัติยุคแรกเริ่มของดวงจันทร์มากขึ้นอีกขั้น