Un equipo de investigación científica dirigido por la Universidad de Brown en Estados Unidos anunció recientemente los últimos resultados de su investigación: abrieron muestras de núcleos lunares que han sido debidamente sellados desde que fueron devueltas a la Tierra por el Apolo 17 en 1972, y descubrieron en ellas una señal de isótopo de azufre sin precedentes. Este resultado desafía la comprensión tradicional de la formación y evolución interna de la luna. El artículo de investigación ha sido publicado en el Journal of Geophysical Research: Planets.
En 1972, cuando los últimos astronautas del programa Apolo regresaron de la luna, algunas de las muestras recolectadas fueron selladas y preservadas, con la esperanza de dejarlas para que en el futuro sean analizadas en profundidad por científicos con tecnología más avanzada. Más de cincuenta años después, esta visión finalmente se hizo realidad. Un equipo dirigido por James Dottin, profesor asistente en el Departamento de Ciencias Terrestres, Ambientales y Planetarias de la Universidad de Brown, volvió a analizar una sección del núcleo del suelo lunar recolectado por el Apolo 17 en la región Taurus-Littrow e identificó una composición anormal de isótopos de azufre.
El azufre de estos materiales volcánicos se reduce significativamente en azufre-33 (33S), uno de los cuatro isótopos estables del azufre. El equipo observó que estos valores difieren significativamente de las proporciones de isótopos de azufre que normalmente se miden en las rocas terrestres. En los estudios de la Tierra y otros planetas, la proporción de isótopos de un elemento se considera una "huella digital" que refleja su origen y cómo se formó: si dos muestras tienen el mismo patrón de isótopos, normalmente significa que se originaron en la misma "madre madre".
Desde hace tiempo, la comunidad científica ha confirmado que la Tierra y la Luna tienen características muy similares en cuanto a isótopos de oxígeno, por lo que en general se especula que la composición de isótopos de azufre en el manto de la Luna también debería ser cercana a la de la Tierra. Sin embargo, los resultados de este estudio fueron bastante diferentes. Doting dijo que originalmente esperaba ver valores similares a los de la Tierra, pero terminó con resultados que eran "muy diferentes de cualquier muestra conocida en la Tierra". Tanto es así que cuando vio los datos por primera vez, su reacción fue: "Esto es imposible, algo debemos haber hecho mal en alguna parte". Después de repetidas comprobaciones, el equipo confirmó que el proceso experimental era correcto y sólo pudo aceptar que se trataba de una señal real "muy sorprendente".
La muestra analizada esta vez procedía del llamado "tubo de doble impulso": los astronautas del Apolo 17 Gene Cernan y Harrison Schmitt insertaron este tubo metálico hueco unos 60 centímetros en la superficie lunar para obtener un perfil del suelo lunar relativamente in situ y sin alteraciones. Después de que las muestras regresaron a la Tierra, la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio (NASA) las selló en un ambiente de helio como parte del "Programa de Análisis de Muestras de Próxima Generación del Apolo" (ANGSA) para reservar los materiales lunares "más limpios" para futuras investigaciones.
En los últimos años, la NASA ha puesto estas preciosas muestras a disposición de los equipos de investigación científica mediante una selección competitiva. Con el apoyo del Consorcio de Investigación Lunar LunaSCOPE de la Universidad de Brown, Doting utilizó tecnología de espectrometría de masas de iones secundarios (espectrometría de masas de iones secundarios) para realizar mediciones de alta precisión de isótopos de azufre en las muestras, un método que no estaba disponible cuando se trajeron por primera vez las muestras de Apolo. Seleccionó específicamente aquellas partes del núcleo que se determinó que derivaban de material volcánico en las profundidades de la luna, enfocándose en buscar fases de azufre que se formaron cuando las rocas hicieron erupción, en lugar de ser introducidas por otros procesos posteriores.
Para estas señales inesperadas del 33S, el equipo de investigación ha propuesto actualmente dos vías de explicación principales. Uno está relacionado con el ambiente superficial temprano de la luna: en la delgada atmósfera, si el azufre participa en reacciones fotoquímicas específicas bajo la acción de la radiación ultravioleta, puede formar las características del 33S empobrecido. La comunidad científica generalmente cree que la Luna primitiva tuvo brevemente una atmósfera delgada, y que esta vez la firma del isótopo de azufre puede ser una reliquia de los procesos químicos de la superficie de ese período. Si esta explicación es cierta, significa que estos materiales de azufre originalmente ubicados en la superficie fueron transportados profundamente al manto lunar bajo algún mecanismo.
Dotting señaló que esto constituirá evidencia de un "intercambio de material entre la superficie y el interior" en la Luna temprana. En la Tierra, la tectónica de placas puede subducir y reciclar material de la superficie hacia el manto, pero no existe un sistema de tectónica de placas similar en la Luna. Por lo tanto, si realmente existe algún mecanismo que pueda enviar materiales de la superficie a la Luna temprana, será muy importante y atractivo para comprender su proceso dinámico interno.
Otra explicación lleva la perspectiva al origen de la propia luna. La teoría predominante es que la Tierra primitiva tuvo una enorme colisión con Theia, un cuerpo celeste del tamaño de Marte, y los escombros arrojados se acumularon en órbita y finalmente formaron la luna. Si la propia Theia tuviera una composición de isótopos de azufre muy diferente a la de la Tierra, el material que permanece en las profundidades del manto lunar también podría ser detectable en las muestras lunares actuales.
En este momento, los datos disponibles no son suficientes para tomar una decisión clara entre las dos explicaciones. Doting espera que en el futuro, mediante una comparación sistemática con datos isotópicos de otras muestras lunares y de más cuerpos planetarios del sistema solar, se pueda aclarar aún más la verdadera fuente de esta "señal heterogénea de azufre". Los investigadores creen que un análisis en profundidad de estas huellas isotópicas no sólo ayudará a reconstruir la historia de formación y evolución de la propia luna, sino que también proporcionará nuevas pistas sobre la distribución temprana de materiales y el proceso de formación de planetas de todo el sistema solar.