Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Astronomi

NASA-forskere finder udtømning af halogener på grund af gigantiske påvirkninger

Kredit:University of New Mexico

Det er mere end 50 år siden Apollo-missionerne, og i den tid, kemiske analyser af de genvundne månematerialer har revolutioneret vores forståelse af planetariske materialer. Et af de vigtigste fund som et resultat af denne forskning er erkendelsen af, at månen er usædvanligt udtømt i særlige flygtige elementer, og at disse måneklipper også udviser store kemiske anomalier i modsætning til noget andet set på Jorden.

I ny forskning forfattet af University of New Mexico kandidatstuderende Tony Gargano og videnskabsmænd fra UNM's Center for Stable Isotoper, i samarbejde med forskere fra NASAs Johnson Space Center, forskere fokuseret på kemiske analyser af halogener, eller de meget reaktive grundstoffer F, Cl, Br, og jeg (fluor, klor, brom, og jod). De fandt ud af, at månens materialer er usædvanligt udtømte i disse elementer, med usædvanligt store mængder af den tunge form (stabil isotop) af klor, hvilket de forklarer som et resultat af det månedannende kæmpenedslag. Studiet af disse flygtige grundstoffer og isotopiske systemer hjælper videnskabsmænd til bedre at forstå den kemiske udvikling af planeter. Rapporten er offentliggjort i dag i Proceedings of the National Academy of Sciences ( PNAS ), med titlen "Klorisotopsammensætning og halogenindhold i Apollo-returprøver."

Gargano siger, "Når vi forsøger at forstå, hvordan planeter dannes, og hvordan liv kan opretholdes på dem, vi er optaget af at tilbageholde visse elementer, der er nødvendige for liv, såsom brint, eller vand - men vi ved også, at vi skal miste noget, såsom Cl, som kan være giftigt for liv ved høje koncentrationer. Månen er et casestudie for, hvordan flygtige elementer behandles gennem planetarisk evolution - vi har en rigelig prøvepakke af sten indsamlet af astronauterne under Apollo-missionerne, som giver os mulighed for at teste disse ideer og processer."

Professor Zachary Sharp, i UNM Department of Earth and Planetary Sciences, og Garganos rådgiver, siger, "Klorisotopsammensætningen af ​​disse klipper er ulig noget, vi nogensinde har set, og det er vigtigt at finde ud af, hvordan disse elementer går tabt over tid."

Derudover Gargano blev tildelt et NASA Graduate Fellowship og tilbragte tid på NASAs Johnson Space Center sammen med planetforskeren Justin Simon for at udføre yderligere analyse ved hjælp af instrumentering i NASAs Center for Isotope Cosmochemistry &Geochronology Lab (CICG), et laboratorium, der måler en bred vifte af grundstoffer og deres isotoper for at forstå solsystemets oprindelse, de processer, der omdannede nebulestøv og gas til planeternes byggesten, og planetdannelse.

UNM og NASA-teamet udviklede sammen en metode til at analysere spor halogenindhold i planetariske materialer og målte mængden af ​​fluor, klor, brom og jod i måneprøver. Specifikt, de analyserede månebjergarter kendt som hoppebasalter og ferroanorthositter. De fandt ud af, at disse sten har meget lavt halogenindhold sammen med usædvanligt høje mængder af den tunge isotop af klor.

Forskerne forklarer, at det månedannende kæmpepåvirkning førte til den voldsomme uddrivelse af Cl og andre halogener, som bidrog til den unikke kemi af sten fra månen. Gargano forklarer betydningen af ​​dette arbejde:"Vi ved, at mængden af ​​klor, der går tabt fra en planet gennem dens dannelseshistorie, afspejles i Cl-isotopsammensætningen af ​​klipper fra denne krop. I sidste ende, alt startede med de samme originale materialer, der var til stede i begyndelsen af ​​solsystemet, men forskellige planeter har gennemgået forskellige kemiske udviklinger, der resulterer i forskellige kemiske sammensætninger, vi kan måle i dag."

Garganos rådgivere, ud over Sharp, inkludere Charles Shearer i Institute for Meteoritics, som begge var de første til at måle klor-isotoper i månesten. Gargano et al udvidede denne banebrydende forskning.

"Vi brugte et massespektrometer i vores laboratorium på UNM's Center for Stabile Isotoper til at foretage disse målinger af måneprøver indsamlet af Apollo-astronauter, " sagde Gargano. "Den vigtige kendsgerning er, at vi brugte en række sten kaldet ferroanske anorthositter, som er nogle af de ældste sten, vi har, som registrerer de tidligste stadier af månens udvikling. Disse sten, som er den hvide del af månen, du kan se fra Jorden, indeholder ikke mineralet apatit, hvilket stort set er det, der er blevet målt siden det første værk fra Sharp i 2010."

Forfatterne fandt også, at måneapatit (et mineral med store mængder klor) har meget højere klorisotopværdier sammenlignet med hele bulkstenen. Sharp forklarer denne betydning:"Mange forskere har tidligere fokuseret på in-situ målinger af sent krystalliserende apatit på grund af den nemme analyse og bulk-rock chlorisotopmålinger er begrænsede, med få sammenligninger med in-situ målinger udført på apatit."

"Disse bulk-chlorisotopmålinger er vanskelige og er kun blevet udført af Zach og jeg på månematerialer, " siger Gargano.

"Den fascinerende del var de isotopiske data, og hvad de fortalte os om, hvordan månen devolatiserer og afkøles, " tilføjer Sharp. "Vi ved, at det er et resultat af det gigantiske påvirkning mellem proto-Jorden og månen, der forårsagede en masseoverførsel under den begivenhed. Det er meget usædvanlige data og rejser spørgsmålet:Hvorfor sker det på månen og ikke på jorden?"