У Луны загадочная атмосфера, и мы наконец узнали ее источник

Луна, по большому счету, голая, голая и подвержена воздействию космического вакуума.

Но спутник Земли действительно имеет газовую оболочку; тонкий и разреженный, но достаточно стойкий, чтобы его можно было считать своего рода атмосферой, называемой экзосферой.

Как именно Луна поддерживает эту диффузную газовую оболочку, остается загадкой. Магнитное поле Земли оказывает ограничивающее влияние на ее атмосферу, но на Луне ничего подобного нет, поэтому ее экзосфера должна была быть уничтожена солнечной активностью уже давно.

Очевидно, что истощающиеся газы Луны постоянно пополняется, и теперь ученые обнаружили источник этого пополнения. Крошечные микрометеориты, размером едва с пылинку, постоянно врезаются в лунную поверхность, поднимая и испаряя лунную пыль, выбрасывая атомы в пространство вокруг Луны.

«Мы даем окончательный ответ, что Испарение метеорита при ударе — основной процесс, создающий лунную атмосферу», — говорит геохимик Николь Ни из Массачусетского технологического института (MIT).

«Луне около 4,5 миллиардов лет, и за это время поверхность постоянно подвергалась бомбардировке метеоритами. Мы показываем, что в конечном итоге тонкая атмосфера достигает устойчивого состояния, потому что она постоянно пополняется небольшими ударами по всей Луне».

Потому что атмосфера Луны такова. диффузный, его сложно изучать. Мы знаем, что он там есть, потому что детекторы, оставленные миссиями «Аполлон», обнаружили в нем различные атомные компоненты, но ученым было трудно выяснить, как именно он возникает.

Удары микрометеоритов были в значительной степени вовлечены в качестве основного вклада. посредством моделирования, а также процесса, называемого «ионным распылением», при котором атомы выбрасываются с поверхности Луны при бомбардировке заряженными частицами, переносимыми солнечным ветром.

Ни и ее коллеги хотели более внимательно изучить эти процессы. различные процессы и роль, которую они играют в создании и поддержании лунной экзосферы, поэтому они провели новый анализ. Они тщательно изучили данные лунного орбитального аппарата под названием «Исследователь лунной атмосферы и пылевой среды» (LADEE), который проработал семь месяцев с 2013 по 2014 год.

«Основываясь на данных LADEE, кажется, что оба процесса играют важную роль. роль», — говорит Не. «Например, оно показало, что во время метеоритных дождей вы видите больше атомов в атмосфере, а это означает, что удары имеют эффект. Но оно также показало, что когда Луна защищена от Солнца, например, во время затмения, также происходят изменения в атомы атмосферы, а это означает, что Солнце также оказывает влияние. Таким образом, результаты не были четкими или количественными».

Чтобы еще больше сузить круг вопросов, исследователям нужно было обратиться прямо к источнику. Они исследовали настоящие образцы лунной грязи, собранные во время программы «Аполлон», в поисках двух элементов: калия и рубидия, которые, как известно, встречаются на Луне и оба легко испаряются.

Когда солнечные частицы или микрометеориты врезаются в поверхность Луны. Лунная поверхность, любой рубидий и калий, находящиеся там, испарится. Однако, будучи более тяжелыми элементами, они довольно быстро упадут обратно на лунную поверхность.

Важно, что соотношение изотопных дождей каждого элемента будет варьироваться в зависимости от того, испарились ли они в результате удара микрометеорита или ионного распыления.

Команда измельчила лунную грязь в мелкий порошок и проанализировала результаты с помощью масс-спектрометра. И они обнаружили, что оба процесса действительно играют роль в создании лунной экзосферы, но вклад микрометеоритов более чем вдвое превышает вклад солнечного ветра.

«При ударном испарении большинство атомов будет оставаться в лунной атмосфере, тогда как при ионном распылении множество атомов будет выброшено в космос», — объясняет Ни. «Благодаря нашему исследованию мы теперь можем количественно оценить роль обоих процессов и сказать, что относительный вклад ударного испарения по сравнению с ионным распылением составляет примерно 70:30 или больше».

Этот результат не просто имеет место. последствия для нашего понимания Луны. Если подобные процессы происходят где-то в Солнечной системе, например, на астероидах и других лунах, мы могли бы обнаружить их в образцах.

Миссии по извлечению этих образцов уже выполнены или находятся в стадии реализации. Европейское космическое агентство надеется отправить миссию по возвращению образцов на марсианский спутник Фобос, например.

«Измерение изотопов калия и рубидия в реголите этих объектов, — пишут исследователи, — поможет нам понять как на них повлияли метеоритные бомбардировки и распыление солнечного ветра в геологических временных масштабах, и как космическое выветривание различается в Солнечной системе».

Результаты были опубликованы в журнале Science Advances. р>