Схематическое изображение извержения вулкана с фонтанированием лунной лавы. Стрелками показаны траектории двух стеклянных шариков в вулканическом газовом облаке (один поднимается, другой опускается). Изображены три стадии эволюции шариков: 1) выделение газа, 2) поглощение газа, 3) десублимация/конденсация. Источник: Icarus (2025). DOI: 10.1016/j.icarus.2025.116607
Астронавты «Аполлона» не знали, что они обнаружат, исследуя поверхность Луны, но они точно не ожидали увидеть россыпи крошечных ярко-оранжевых стеклянных шариков, сверкающих среди однообразных куч камней и пыли.
Бусины, каждая из которых имеет диаметр менее 1 мм, образовались примерно 3,3–3,6 миллиарда лет назад во время вулканических извержений на поверхности тогда ещё молодого спутника. «Это одни из самых удивительных внеземных образцов, которые у нас есть», — сказал Райан Оглиор, доцент кафедры физики в Вашингтонском университете в Сент-Луисе, где хранится большое количество образцов лунного грунта, возвращённых на Землю. «Бусины — это крошечные, первозданные капсулы с лунным веществом».
Используя различные методы микроскопического анализа, которые не были доступны, когда астронавты «Аполлона» впервые доставили образцы с Луны, Оглиор и команда исследователей смогли внимательно изучить микроскопические минеральные отложения на поверхности лунных бусин. Беспрецедентный взгляд на древние лунные артефакты был опубликован в Icarus. Исследование было проведено Томасом Уильямсом, Стивеном Парманом и Альберто Саалом из Университета Брауна.
Исследование частично опиралось на прибор NanoSIMS 50, используемый в Вашингтонском университете и использующий высокоэнергетический ионный пучок для разрушения небольших образцов материала с целью анализа. Исследователи из Вашингтонского университета десятилетиями использовали этот прибор для изучения частиц межпланетной пыли, досолнечных зёрен в метеоритах и других мелких фрагментов нашей Солнечной системы.
СЭМ-изображения особенностей поверхности чёрных стеклянных шариков 74001. Источник: Icarus (2025). DOI: 10.1016/j.icarus.2025.116607
В ходе исследования в других учреждениях были использованы различные методы — атомно-зондовая томография, сканирующая электронная микроскопия, просвечивающая электронная микроскопия и энергодисперсионная рентгеновская спектроскопия — для более детального изучения поверхности шариков. «У нас есть эти образцы уже 50 лет, но теперь у нас есть технологии, позволяющие полностью их изучить, — сказал Оглиор. — Многие из этих инструментов были бы невообразимы, когда шарики только собрали».
Как объяснил Оглиор, каждая стеклянная бусина рассказывает свою историю о прошлом Луны. Бусины — некоторые из них блестящие оранжевые, некоторые глянцево-чёрные — образовались, когда лунные вулканы выбрасывали материал из недр на поверхность, где каждая капля лавы мгновенно застывала в холодном вакууме, окружающем Луну.
«Само существование этих бусин говорит нам о том, что на Луне происходили взрывные извержения, похожие на огненные фонтаны, которые вы можете увидеть сегодня на Гавайях», — сказал он. Из-за своего происхождения бусины имеют цвет, форму и химический состав, не похожие ни на что, что можно найти на Земле.
Крошечные минералы на поверхности шариков могли вступать в реакцию с кислородом и другими компонентами земной атмосферы. Чтобы избежать этого, исследователи извлекали шарики из глубины образцов и защищали их от контакта с воздухом на каждом этапе анализа. «Даже с учётом передовых методов, которые мы использовали, провести эти измерения было очень сложно», — сказал Оглиор.
Минералы (в том числе сульфиды цинка) и изотопный состав поверхности шариков служат индикаторами различных условий давления, температуры и химического состава во время лунных извержений 3,5 миллиарда лет назад. Анализ оранжевых и чёрных лунных шариков показал, что стиль вулканических извержений менялся с течением времени. «Это всё равно что читать дневник древнего лунного вулканолога», — сказал Оглиор.