Quando gli astronauti tornarono dall’ultima missione Apollo della NASA sulla Luna nel 1972, alcuni dei campioni raccolti furono sigillati e conservati con cura nella speranza che i futuri ricercatori, utilizzando apparecchiature avanzate, potessero analizzarli e fare nuove scoperte. Ora, un team di ricerca guidato da un professore della Brown University ha fatto proprio questo. In uno studio pubblicato su Journal of Geophysical Research: Planets, i ricercatori segnalano una sorprendente presenza di zolfo in campioni di roccia prelevati dalla regione di Taurus Littrow della Luna durante l’Apollo 17.
L’analisi mostra che il materiale vulcanico nel campione contiene composti di zolfo altamente poveri di zolfo-33 (o 33S), uno dei quattro isotopi di zolfo radioattivamente stabili. I campioni di 33S impoveriti contrastano nettamente con i rapporti isotopici di zolfo riscontrati sulla Terra, affermano i ricercatori.
Alcuni elementi presentano delle “impronte digitali” distintive sotto forma di rapporti isotopici, ovvero sottili variazioni nel peso dei loro atomi. Se due rocce condividono la stessa impronta isotopica, è un forte indizio che provengano dalla stessa fonte. Nel caso della Luna e della Terra, i ricercatori hanno dimostrato ampie somiglianze negli isotopi di ossigeno dei due corpi. Si è a lungo ipotizzato che gli isotopi di zolfo raccontassero una storia simile, secondo James Dottin, professore associato di Scienze della Terra, Ambientali e Planetarie alla Brown, che ha guidato il nuovo studio.
“Prima di questo, si pensava che il mantello lunare avesse la stessa composizione isotopica di zolfo della Terra“, ha detto Dottin. “Questo è ciò che mi aspettavo di vedere analizzando questi campioni, ma invece abbiamo riscontrato valori molto diversi da qualsiasi cosa troviamo sulla Terra”.
I campioni
I campioni analizzati da Dottin sono stati prelevati da un tubo a doppia propulsione, un cilindro metallico cavo conficcato per circa 60 centimetri nel suolo lunare dagli astronauti dell’Apollo 17 Gene Cernan e Harrison Schmitt. Una volta tornato sulla Terra, la NASA ha sigillato il tubo in una camera a elio per mantenere il campione in condizioni ottimali per future ricerche nell’ambito di un programma chiamato Apollo Next Generation Sample Analysis (ANGSA).
Negli ultimi anni, la NASA ha iniziato a mettere a disposizione i campioni ANGSA ai ricercatori accademici attraverso una procedura di candidatura competitiva. Dottin ha proposto di analizzare gli isotopi di zolfo utilizzando la spettrometria di massa a ioni secondari, un metodo di analisi isotopica altamente preciso che non esisteva nel 1972, quando i campioni furono riportati sulla Terra per la prima volta.
Lo studio
Per il suo lavoro, Dottin ha cercato campioni specifici dal tubo di trasmissione che sembravano essere rocce vulcaniche derivate dal mantello: “stavo cercando zolfo che avesse una consistenza che suggerisse che fosse stato eruttato insieme alla roccia e non aggiunto attraverso un processo diverso”, ha detto.
È rimasto un po’ sbalordito nel vedere rapporti isotopici così diversi da quelli terrestri. “Il mio primo pensiero è stato: ‘santo cielo, non può essere vero'”, ha detto Dottin. “Così siamo tornati indietro per assicurarci di aver fatto tutto correttamente e così è stato. Questi sono risultati davvero sorprendenti”.
Due possibili spiegazioni
Ci sono due possibili spiegazioni per lo zolfo anomalo, dice. Potrebbe essere un residuo di processi chimici avvenuti sulla Luna agli albori della sua storia. Rapporti di S33 impoverito si trovano quando lo zolfo interagisce con la luce ultravioletta in un’atmosfera otticamente sottile. Si pensa che la Luna abbia avuto un’atmosfera di breve durata agli albori della sua storia, il che potrebbe aver supportato quel tipo di fotochimica. Se è davvero così che si sono formati i campioni, ciò ha delle implicazioni interessanti per l’evoluzione della Luna.
“Questa sarebbe la prova di un antico scambio di materiali dalla superficie lunare al mantello“, ha detto Dottin. “Sulla Terra, abbiamo una tettonica a placche che lo fa, ma la Luna non ha una tettonica a placche. Quindi questa idea di un qualche tipo di meccanismo di scambio sulla Luna primordiale è entusiasmante”.
L’altra possibilità è che lo zolfo anomalo sia un residuo della formazione della Luna stessa. La spiegazione principale per la formazione della Luna è che un oggetto delle dimensioni di Marte, chiamato Theia, sia entrato in collisione con la Terra all’inizio della sua storia. I detriti di quella collisione si sono poi fusi per formare la Luna. È possibile che la firma dello zolfo di Theia fosse molto diversa da quella della Terra e che tali differenze siano state registrate nel mantello lunare.
Da questa ricerca non è chiaro quale di queste possibili spiegazioni sia quella corretta. Dottin spera che ulteriori studi sugli isotopi di zolfo di Marte e di altri corpi possano un giorno aiutare gli scienziati a trovare la risposta. In definitiva, afferma, comprendere la distribuzione delle firme isotopiche aiuterà gli scienziati a comprendere meglio come si è formato il Sistema Solare.
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