Muestras del Apolo traídas a la Tierra en 1972 revelan azufre exótico oculto en el manto de la Luna

Cuando los astronautas regresaron de la última misión lunar Apolo de la NASA en 1972, algunas de las muestras recolectadas se sellaron y almacenaron cuidadosamente con la esperanza de que futuros investigadores, utilizando equipos avanzados, pudieran analizarlas y realizar nuevos descubrimientos.

Ahora, un equipo de investigación dirigido por un profesor de la Universidad de Brown ha logrado precisamente eso. En un estudio publicado en el Journal of Geophysical Research: Planets, los investigadores informan de una sorpresa sulfúrica en muestras de roca tomadas de la región de Taurus Littrow de la luna durante la misión Apolo 17. El análisis muestra que el material volcánico de la muestra contiene compuestos de azufre con un alto nivel de azufre-33 (o 33S), uno de los cuatro isótopos de azufre radiactivamente estables. Las muestras con un nivel de azufre 33S reducido contrastan marcadamente con las proporciones isotópicas de azufre encontradas en la Tierra, afirman los investigadores.

Ciertos elementos presentan «huellas dactilares» distintivas en forma de proporciones isotópicas: sutiles variaciones en el peso de sus átomos. Si dos rocas comparten la misma huella isotópica, es un claro indicio de que provienen de la misma fuente. En el caso de la Luna y la Tierra, los investigadores han demostrado amplias similitudes en los isótopos de oxígeno de ambos cuerpos. Durante mucho tiempo se ha asumido que los isótopos de azufre presentarían una historia similar, según James Dottin, profesor adjunto de Ciencias de la Tierra, Ambientales y Planetarias en Brown, quien dirigió el nuevo estudio.

«Antes de esto, se creía que el manto lunar tenía la misma composición de isótopos de azufre que la Tierra», dijo Dottin. «Eso es lo que esperaba ver al analizar estas muestras, pero en cambio, observamos valores muy diferentes a los que encontramos en la Tierra».

Las muestras que Dottin analizó se tomaron de un tubo de doble impulso: un cilindro metálico hueco, excavado unos 60 centímetros en el suelo lunar por los astronautas del Apolo 17, Gene Cernan y Harrison Schmitt. Una vez devuelto a la Tierra, la NASA selló el tubo en una cámara de helio para mantener la muestra en perfectas condiciones para futuras investigaciones en el marco del programa Análisis de Muestras de Próxima Generación del Apolo o ANGSA.

En los últimos años, la NASA ha comenzado a poner las muestras de ANGSA a disposición de investigadores académicos mediante un proceso de solicitud competitivo. Dottin propuso analizar los isótopos de azufre mediante espectrometría de masas de iones secundarios, un método de análisis isotópico de alta precisión que no existía en 1972, cuando las muestras fueron devueltas por primera vez a la Tierra.

Para su trabajo, Dottin buscó muestras específicas del tubo de impulso que parecían ser roca volcánica derivada del manto: «Buscaba azufre con una textura que sugiriera que había erupcionado con la roca y no se había añadido mediante un proceso diferente», comentó.

Quedó un poco sorprendido al ver que las proporciones isotópicas variaban tanto de las de la Tierra. «Mi primer pensamiento fue: ‘¡Caramba! ¡Eso no puede ser cierto!'», dijo Dottin. «Así que volvimos para asegurarnos de que habíamos hecho todo correctamente, y así fue. Estos resultados son realmente sorprendentes».

Hay dos posibles explicaciones para el azufre anómalo, afirma.

Podrían ser un remanente de procesos químicos que tuvieron lugar en la Luna en sus inicios. Se observan niveles reducidos de S33 cuando el azufre interactúa con la luz ultravioleta en una atmósfera ópticamente delgada. Se cree que la Luna tuvo una atmósfera de corta duración en sus inicios, lo que podría haber propiciado ese tipo de fotoquímica. Si así es como se formaron las muestras, esto tiene implicaciones interesantes para la evolución de la Luna.

«Eso sería evidencia de un antiguo intercambio de materiales desde la superficie lunar hasta el manto», dijo Dottin. «En la Tierra, tenemos tectónica de placas que lo hace, pero la Luna no la tiene. Por lo tanto, la idea de algún tipo de mecanismo de intercambio en la Luna primitiva es emocionante».

La otra posibilidad es que el azufre anómalo sea un remanente de la formación de la propia Luna. La principal explicación para la formación de la Luna es que un objeto del tamaño de Marte, llamado Theia, colisionó con la Tierra en sus inicios. Los restos de esa colisión finalmente se fusionaron para formar la Luna. Es posible que la señal de azufre de Theia fuera muy diferente a la de la Tierra, y que esas diferencias se hayan registrado en el manto lunar.

Esta investigación no aclara cuál de estas posibles explicaciones es la correcta. Dottin espera que un mayor estudio de los isótopos de azufre de Marte y otros cuerpos celestes pueda algún día ayudar a los científicos a encontrar la respuesta. En última instancia, afirma, comprender la distribución de las señales isotópicas ayudará a los científicos a comprender mejor cómo se formó el sistema solar.

Con información de Journal of Geophysical Research: Planets