Já se passaram mais de 50 anos desde as missões Apollo, e naquele tempo, análises químicas dos materiais lunares recuperados revolucionaram nossa compreensão dos materiais planetários. Uma das principais descobertas como resultado desta pesquisa é o reconhecimento de que a lua está excepcionalmente esgotada em determinados elementos voláteis, e que essas rochas lunares também exibem grandes anomalias químicas, diferentes de tudo o que se vê na Terra.

Em uma nova pesquisa de autoria do estudante Tony Gargano da Universidade do Novo México e cientistas do Centro de Isótopos Estáveis ​​da UNM, em colaboração com cientistas do Johnson Space Center da NASA, pesquisadores focados em análises químicas de halogênios, ou os elementos F altamente reativos, Cl, Br, e I (flúor, cloro, bromo, e iodo). Eles descobriram que os materiais lunares são excepcionalmente esgotados nesses elementos, com quantidades excepcionalmente altas da forma pesada (isótopo estável) de cloro, que eles explicam como resultado do impacto gigante formador da lua. O estudo desses elementos voláteis e sistemas isotópicos ajuda os cientistas a entender melhor a evolução química dos planetas. O relatório é publicado hoje no Proceedings of the National Academy of Sciences ( PNAS ), intitulado "Composição de isótopos de cloro e conteúdo de halogênio de amostras de retorno de Apollo."

Gargano diz, "Quando estamos tentando entender como os planetas se formam e como a vida pode ser sustentada neles, estamos preocupados em reter certos elementos que são necessários para a vida, como o hidrogênio, ou água - mas também sabemos que precisamos perder alguns, como o Cl, que pode ser tóxico para a vida em altas concentrações. A lua é um estudo de caso de como os elementos voláteis são processados ​​ao longo da evolução planetária - temos um conjunto abundante de amostras de rochas coletadas pelos astronautas durante as missões Apollo que nos permitem testar essas idéias e processos. "

Professor Zachary Sharp, no Departamento de Ciências da Terra e Planetárias da UNM, e conselheiro do Gargano, diz, "A composição isotópica de cloro dessas rochas é diferente de tudo que já vimos, e é importante descobrir como esses elementos se perdem com o tempo. "

Adicionalmente, Gargano recebeu uma bolsa de graduação da NASA e passou um tempo no Johnson Space Center da NASA com o cientista planetário Justin Simon conduzindo análises adicionais usando instrumentação no Center for Isotope Cosmochemistry &Geochronology Lab (CICG), um laboratório que mede uma grande variedade de elementos e seus isótopos para entender a origem do sistema solar, os processos que transformaram a poeira nebular e o gás nos blocos de construção dos planetas, e a formação do planeta.

A equipe da UNM e da NASA desenvolveu um método para analisar o conteúdo de traços de halogênio em materiais planetários e mediu a quantidade de flúor, cloro, bromo e iodo em amostras lunares. Especificamente, eles analisaram rochas lunares conhecidas como basaltos de mar e os anortositos ferroanos. Eles descobriram que essas rochas têm conteúdo de halogênio muito baixo ao lado de quantidades incomumente altas do isótopo pesado de cloro.

Os pesquisadores explicam que o impacto gigante de formação da lua levou à expulsão violenta de Cl e outros halogênios que contribuíram para a química única das rochas da lua. Gargano explica o significado deste trabalho:"Sabemos que a quantidade de cloro perdida de um planeta ao longo de sua história de formação se reflete na composição do isótopo Cl das rochas daquele corpo. Em última análise, tudo partiu dos mesmos materiais originais presentes no início do sistema solar, mas diferentes planetas passaram por diferentes evoluções químicas que resultaram em diferentes composições químicas que podemos medir hoje. "

Conselheiros de Gargano, além da Sharp, incluem Charles Shearer no Institute for Meteoritics, que foram os primeiros a medir isótopos de cloro em rochas lunares. Gargano et al expandiram essa pesquisa pioneira.

"Usamos um espectrômetro de massa em nosso laboratório no Centro de Isótopos Estáveis ​​da UNM para fazer essas medições de amostras lunares coletadas pelos astronautas da Apollo, "disse Gargano." O fato importante é que usamos um conjunto de rochas chamadas anortositos ferroanos, que são algumas das rochas mais antigas que temos e que registram os primeiros estágios da evolução da lua. Essas rochas, que são as partes brancas da lua que você pode ver da Terra, não contêm o mineral apatita, que é em grande parte o que foi medido desde o primeiro trabalho da Sharp em 2010. "

Os autores também descobriram que a apatita lunar (um mineral com grandes quantidades de cloro) tem valores de isótopos de cloro muito mais altos em comparação com a rocha total. Sharp explica esse significado:"Muitos cientistas se concentraram anteriormente em medições in-situ de apatita de cristalização tardia devido à facilidade de análise e as medições de isótopos de cloro de rocha a granel são limitadas, com poucas comparações com as medições in situ realizadas na apatita. "

"Essas medições de isótopos de cloro em massa são difíceis e só foram realizadas por Zach e eu em materiais lunares, "diz Gargano.

"A parte fascinante foram os dados isotópicos e o que eles nos disseram sobre como a lua se desvolatiza e esfria, "acrescenta Sharp." Sabemos que é o resultado do impacto gigante entre a proto-Terra e a lua que causou uma transferência de massa durante aquele evento. São dados muito incomuns e levantam a questão:Por que isso acontece na Lua e não na Terra? "