NASA przechowuje wiele próbek z powierzchni Księżyca w zamkniętych magazynach w nadziei na lepsze instrumenty naukowe do ich analizy. Pozwala to na dokonywanie odkryć naukowych kilkadziesiąt lat po dostarczeniu próbek w misjach Apollo podejmowanych przez Stany Zjednoczone w latach 70. ubiegłego wieku. Tym nowym odkryciem było dokładne datowanie skał z powierzchni Księżyca, co pozwala nam wyjaśnić czas narodzin naszego kosmicznego towarzysza.
Wśród próbek skał księżycowych sprowadzonych na Ziemię w 1972 roku podczas misji Apollo 17 odkryto kryształy cyrkonu. Kryształy te powstają po ostygnięciu magmy na powierzchni Księżyca lub Ziemi. Oznacza to również, że kryształy cyrkonu należą do najstarszych formacji stałych na powierzchni. Datowanie czasu ich powstania pozwala odpowiedzieć na pytanie, kiedy powstał Księżyc.
Poprzednie badania próbek Księżyca i inne dowody doprowadziły do teorii, że Księżyc powstał 4,425 miliarda lat temu, gdy ciało wielkości Marsa zderzyło się z Ziemią. Kawałek Ziemi wyrzucony w wyniku tego uderzenia, w połączeniu z pozostałościami materiału mniejszej planety, utworzył Księżyc. Kiedy gorąca materia na powierzchni Księżyca ostygła, pojawiły się na niej między innymi kryształki cyrkonu.
Do niedawna naukowcy nie dysponowali narzędziami, które mogłyby analizować skład atomowy nanokryształów cyrkonu. Niestety, w próbkach z Księżyca znajdują się jedynie kryształy wielkości nanometrów, co nie pozwala na konwencjonalną analizę radioizotopową – materiału do analizy jest za mało.
Obecnie naukowcy dysponują narzędziami do tomografii z sondą atomową. Umożliwiają obliczenie liczby określonych atomów w nawet próbce o niewielkiej objętości. Próbka jest ostrzona do stanu drobnego atomowo, a następnie odparowywana atom po atomie, podczas czego następuje dokładne oznaczenie materii atomowej.
Próbki kryształów cyrkonu w próbkach skał księżycowych pod mikroskopem
Ponowne zbadanie próbek Księżyca sprzed 50 lat pozwoliło określić, ile atomów izotopów uranu i ołowiu znajduje się w nanokryształach cyrkonu. Znając okres półtrwania uranu i stosunek uranu do ołowiu w próbce, nie jest trudno obliczyć jego wiek. Okazało się, że Księżyc jest o 40 milionów lat starszy niż wiek, jaki podały mu poprzednie badania. Jak dowodzą nowe prace, Księżyc ma obecnie 4,46 miliarda lat. Nie jest to jednak ostatnie datowanie wieku Księżyca. Zagadnienie to prawdopodobnie będzie nadal badane, zwłaszcza gdy ludzkość zacznie tworzyć tam bazy do stałej obecności.