Toen astronauten in 1972 terugkeerden van NASA’s laatste Apollo-maanmissie, werden sommige van de monsters die ze op de maan hadden verzameld verzegeld en zorgvuldig opgeborgen, in de hoop dat toekomstige onderzoekers met geavanceerde apparatuur ze zouden kunnen analyseren en nieuwe ontdekkingen zouden doen. En dat is precies wat een onderzoeksteam onder leiding van professor James Dottin van Brown University (VS) nu heeft gedaan (JGR: Planets).
De onderzoekers rapporteren een verrassende ontdekking omtrent de zwavel in gesteentemonsters die tijdens Apollo 17 zijn verzameld in het Taurus Littrow-gebied op de maan. Uit hun analyse blijkt dat het vulkanische materiaal in het monster een tekort aan zwavel-33 vertoont in vergelijking met vulkanisch materiaal van de aarde.
De verschillende elementen in een gesteente bevatten kenmerkende ‘vingerafdrukken’ in de vorm van isotopenverhoudingen — subtiele verschillen in het gewicht van hun atomen. Wanneer twee gesteenten dezelfde isotopenverhouding hebben, is dat een sterke aanwijzing dat ze van dezelfde bron afkomstig zijn. In het geval van de maan en de aarde hebben onderzoekers duidelijke overeenkomsten gevonden tussen de zuurstofisotopen van beide hemellichamen. Volgens Dottin, die leiding gaf aan het nieuwe onderzoek, is lang gedacht dat voor zwavelisotopen iets soortgelijks zou gelden.
Voor zijn onderzoek selecteerde Dottin specifieke maanmonsters die op vulkanisch gesteente leken. Hij was enigszins verbaasd toen hij zag dat de isotopenverhoudingen in deze monsters sterk afweken van die op aarde. ‘Tot nu toe werd gedacht dat de maanmantel dezelfde zwavelisotopensamenstelling had als de aarde’, aldus Dottin. ‘Dat was ook wat ik verwachtte te zien bij het analyseren van deze monsters, maar in plaats daarvan zagen we waarden die sterk afwijken van alles wat we op aarde aantreffen.’
Volgens Dottin zijn er twee mogelijke verklaringen voor de abnormale zwavel. Deze zou een overblijfsel kunnen zijn van chemische processen die zich in het vroege verleden op de maan hebben afgespeeld, zoals de interactie tussen zwavel en ultraviolet licht in een ijle atmosfeer. Vermoed wordt dat de maan in zijn jeugd een tijdelijke atmosfeer heeft gehad, die dat soort fotochemie mogelijk heeft gemaakt. Als dat inderdaad de manier is waarop de afwijkende monsters zijn ontstaan, heeft dat interessante implicaties voor de evolutie van de maan.
‘Dat zou het bewijs kunnen zijn voor een vroege uitwisseling van materialen tussen maanoppervlak en maanmantel’, zegt Dottin. ‘Op aarde hebben we de platentektoniek die dat doet, maar op de maan is geen platentektoniek. De ontdekking van een ander soort uitwisselingsmechanisme op de jonge maan zou dus heel interessant zijn.’
De andere mogelijkheid is dat de abnormale zwavel een overblijfsel is van de vorming van de maan zelf. De meest gangbare verklaring voor het ontstaan van de maan is dat een object ter grootte van Mars, Theia genaamd, in een vroeg stadium met de aarde in botsing kwam. Het puin van die botsing klonterde uiteindelijk samen en vormde de maan. Het is mogelijk dat de zwavelsamenstelling van Theia sterk verschilde van die van de aarde en dat die verschillen zijn vastgelegd in de maanmantel.
Uit het nieuwe nieuwe onderzoek wordt niet duidelijk welke van deze verklaringen de juiste is. Dottin hoopt dat nader onderzoek van zwavelisotopen op Mars en andere hemellichamen in ons zonnestelsel wetenschappers op een dag zal helpen het antwoord te vinden. (EE)
With new analysis, Apollo samples brought to Earth in 1972 reveal exotic sulfur hidden in Moon’s mantle