«У нас есть эти образцы уже 50 лет, но теперь у нас есть технология, чтобы полностью их изучить», — сказал Райан Огльор, профессор физики из Вашингтонского университета в Сент-Луисе, в своем заявлении. «Многие из этих инструментов были бы немыслимы, когда бусины только были собраны».

Крошечные бусинки размером менее миллиметра вкраплены в лунные породы и смешаны с лунным реголитом. Они бывают двух видов — оранжевые и черные — и образовались, когда капли лавы в шлейфах, бурно извергавшихся из вулканов, быстро остывали в холодном вакууме на лунной поверхности. Около 3,5 миллиардов лет назад на Луне была сильная вулканическая активность, образовавшая темные пятна лунной мари, которые сегодня формируют «лицо» «Человека на Луне».

«Бусинки — это крошечные, нетронутые капсулы лунных недр», — говорит Огльор. «Это одни из самых удивительных внеземных образцов, которыми мы располагаем».

Огльор был частью команды под руководством Томаса Уильямса, Стивена Кармана и Альберто Саала из Брауновского университета в Род-Айленде, которые использовали различные современные методы микроскопического анализа бусин, чтобы узнать больше о вулканических условиях, в которых они образовались.

В качестве основного прибора использовался ионный микрозонд NanoSIMS 50 из Вашингтонского университета, который позволяет проводить спектрометрию на атомном уровне, определять элементы и изотопы, а также исследовать наноструктуру.

Чтобы избежать попадания исследуемого материала в атмосферу Земли и реакции с ее кислородом, ионный луч проникал в образцы, извлекая из них бусинки, а затем заботился о том, чтобы материал был защищен от воздействия нашей атмосферы. Затем образцы были подвергнуты ряду аналитических методов, включая атомную зондовую томографию, сканирующую электронную микроскопию и энергодисперсионную рентгеновскую спектроскопию.

«Даже с помощью передовых методов, которые мы использовали, эти измерения было очень сложно провести», — говорит Огльор.

Измерения рассказали команде о давлении, температуре и химическом составе среды, в которой образовались бусины. Фактически, само их существование является доказательством того, что на Луне происходили взрывные извержения, «что-то вроде огненных фонтанов, которые вы можете видеть на Гавайях сегодня», — говорит Огльоре.

Однако цвет, форма и химический состав лунных стеклянных шариков совершенно не похожи на их земные аналоги.

Анализ показал, что стеклянные бусины покрыты слоем толщиной менее 100 нанометров, который оседает на них в виде пара, конденсирующегося из вулканических облаков. Исследование этих нанослоев позволяет получить информацию о вулканических облаках, из которой мы можем узнать больше о лунном вулканизме.

Нанослои на поверхности бусин не гладкие, а имеют ряд форм и неоднородностей, описанных как «микромунды», «токарные станки», «бляшки» и «блебы». В частности, у микромундиров основание более богато железом, чем их верхние поверхности. Этот градиент железа связан с тем, что давление в вулканическом шлейфе быстро уменьшилось за то короткое время, которое потребовалось для осаждения микрочастиц в нанослое.

Черные и оранжевые бусины, изученные в этом анализе, были извлечены миссией «Аполлон-17» в 1972 году — единственной миссией, на борту которой находился специалист-геолог Харрисон Шмитт, — из долины Таурус-Литтроу в Маре-Серенитатис.

Черные бусины изобилуют нанокристаллами сульфида цинка, и термохимическое моделирование этих бусин показывает, что водород и сера были основными элементами в вулканических газовых шлейфах, которые их сформировали. В то же время оранжевые бусины не содержат заметных количеств кристаллов сульфида цинка. Это говорит о том, что со временем изменились условия вулканического извержения, в результате которого образовались черные и оранжевые бусины.

«Это похоже на чтение дневника древнего лунного вулканолога, — говорит Огльоре.

Хотя эти находки — лишь маленькая деталь в грандиозной схеме вещей, они делают нас на шаг ближе к пониманию вулканических условий, которые сформировали Человека на Луне, и того, почему этот вулканизм возник в первую очередь».

Результаты исследования были опубликованы в апреле в журнале Icarus.