Изотопы магния рассказали историю формирования поверхности Луны

Американские исследователи проанализировали изотопный состав магния в образцах лунных пород и обнаружили, что базальты на Луне сформировались при плавлении различных частей магмы, которые образовались в результате ее кристаллизации. Более того, оказалось, что изотопный состав магния на Луне аналогичен составу внутренней солнечной системы. Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences. После завершения американской программы «Апполон», помимо несанкционированных конвертов , на Землю привезли образцы лунного грунта. Уже первые исследования показали, что их изотопный состав сильно отличается в зависимости от места отбора пробы. Эти выводы привели к созданию гипотезы о существовании лунного магматического океана, из которого сформировалась кора небесного тела. Считается, что наименее плотные породы (анортозиты) всплыли к поверхности кристаллизующейся магмы, а более плотные опустились вниз, образуя оливиновые и пироксеновые слои. Согласно одной из гипотез , наиболее молодые лунные базальтовые моря (темные пятна застывшей лавы на поверхности Луны) появились в результате извержения переплавленных частей лунного магматического океана. Чтобы проверить это предположение, ученые из Гарвардского университета Фатима Седагатпур (Fatemeh Sedaghatpour) и Штейн Якобсен (Stein B. Jacobsen) впервые проанализировали изотопный состав магния в образцах, богатых магнием, и железистых анортозитов. Соотношение изотопов элемента в образце может многое сказать о его происхождении и возрасте. Изотопный состав элемента в породе уникален, как отпечатки пальцев человека. Дело в том, что при фазовых переходах (из одного агрегатного состояния в другое), разные изотопы одного элемента предпочитают находится в разных состояниях. К примеру, когда водный пар конденсируется, концентрация более тяжелых изотопов ( 18 O и 2 H) выше в жидкой фазе, а более легких ( 16 O и 1 H) — в газовой. Чтобы проследить эволюцию магматических слоев, авторы провели высокоточный изотопный анализ магния в лунных объектах разных типов и возрастов, включая древние магнийсодержащие породы, базальты , анортозиты , брекчии и лунные метеориты. Образцы растворили в смеси сильных кислот под воздействием микроволнового излучения, отделили мешающие компоненты смеси и определили изотопный состав методом мультиканальной масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой. Этот метод позволяет очень точно определить малые концентрации ионов по отношению их массы к заряду. Учитывая предыдущие модели эволюции геологического состава Луны, авторы новой работы предложили свою. Она показывает, что изотопные составы как магния, так и железа в лунных базальтах объясняются моделью кумулятивного повторного плавления океана лунной магмы, которая предполагает, что более поздние базальтовые моря появились в результате выброса отдельных частей ранее закристаллизовавшейся магмы. Изотопы магния сохраняют признаки дифференциации (расслоения) лунной магмы. А изучение изотопного состава магния в сочетании с этой моделью показывает, что силикатные породы Луны и Земли похожи. Однако, как предполагают ученые, состав лунных базальтов — не лучший представитель силикатных пород, так как изотопные составы некоторых из анализируемых базальтов не соответствовали рассчитанным. Изучением происхождения и эволюции Луны занимаются уже давно. В одной из подобных работ ученые смоделировали процесс кристаллизации океана лунной магмы в присутствии воды и без, чтобы узнать участвовала ли она в образовании лунных пород. Алина Кротова