Луната, нашият естествен спътник, винаги е била обект на любопитство, изучаване и поезия. Но отвъд стиховете и снимките от Земята, науката продължава да разкрива своите мистерии. Един от най-особените аспекти е неговата атмосфера или по-скоро това, което е технически известно като лунна екзосфера. За разлика от Земята, на Луната липсва гъста, годна за дишане атмосфера и това, което има, е изключително тънък слой от газове, който едва ли може да се счита за такъв. Този слой обаче е очарователен поради своя произход и взаимодействието си с пространството. Освен това информация за любопитствата на луната Освен това помага за по-доброто разбиране на неговия контекст.
В тази статия ще се потопим в света на тази екзосфера: как се образува, от какво се състои, какви процеси го поддържат и дори какви любопитства са ни разкрили космическите мисии. Нека разгледаме всичко, с научна строгост, но и на достъпен език, за да може всеки да разбере какво наистина се случва около Луната.
Луната има ли атмосфера?
Ако разбираме под атмосфера плътен слой от газове като този на Земята, тогава На Луната липсва атмосфера в този класически смисъл. Около него обаче има много тънък слой от атоми и молекули, толкова леки и разпръснати, че рядко се сблъскват един с друг. Този слой се нарича екзосфера и е значително различна от земната атмосфера, която е много по-плътна. Сравнението между двете е интересно, както е описано в Луната като спътник.
За да ни дадете представа, в един кубичен сантиметър от земната атмосфера има приблизително 100 милиарда милиарда молекули. В лунната атмосфера този брой пада до около 100 молекули. Тоест, то е толкова празно, че на практика е празно пространство, въпреки че технически има откриваем газообразен състав.
Това до голяма степен се дължи на ниска лунна гравитация. Неговата скорост на бягство - минималната скорост, необходима на една частица, за да избяга в космоса - е само 2.400 m/s (в сравнение с 11.200 XNUMX m/s на Земята). С такава слаба гравитация, газообразните частици лесно излизат в космоса, предотвратявайки образуването на плътна и стабилна атмосфера. Динамиката на това явление може да се свърже с информацията за бурни вълни които засягат и небесните тела.
Въпреки че изглежда, че няма нищо, тази много тънка атмосфера има обща маса, оценена на около 25.000 XNUMX кг, с размерите на пълен камион. Освен това той постоянно се променя: през деня топлината на Слънцето го разширява към повърхността, а през нощта частиците се охлаждат и падат обратно.
Произход на лунната екзосфера
Произходът на тази екзосфера се обсъжда от десетилетия. Въпреки това, скорошни изследвания, проведени от учени от MIT и Чикагския университет, съвпадащи с предишни и паралелни проучвания на организации като НАСА, потвърдиха, че основният виновник е феномен, известен като ударно изпаряване. Връзката между ударите и лунната атмосфера е от решаващо значение за разбирането на нейната еволюция.
какво значи това По принцип лунната повърхност постоянно съществува бомбардирани от микрометеорити. Те са малки като прашинки, но когато се ударят, генерират температури, които достигат между 2000 и 6000 ºC. Тези екстремни температури Те изпаряват атоми от земята, които се освобождават и остават да плават около Луната за известно време.
Втори процес, наречен йонно пръскане или разпръскване също допринася. Това се случва, когато заредени частици от слънчевия вятър, главно протони, се сблъскват с лунната повърхност и откъсват атоми, които след това стават част от екзосферата. За разлика от микрометеоритите, слънчевият вятър не изпарява толкова тежък материал, така че неговият принос е по-малък. Това явление е свързано с контекста на мисии до Луната.
Най-новите проучвания показват, че приблизително 70% от лунната екзосфера идва от сблъсъци с метеоритиДокато 30% се дължат на слънчевия вятър. И двата процеса са успели да бъдат проучени много подробно благодарение на проби от програмата Аполо и използването на изотопи на елементи като калий и рубидий.
От какво се състои лунната атмосфера?
Въпреки че лунната атмосфера е нищожна в сравнение със земната, Да, в него са идентифицирани няколко газа и атома. Благодарение на наземните спектрометри, космическите сонди и експериментите с проби от Аполо бяха открити следните компоненти. Съставът на тези газове може да предостави ценна информация за събития в небето.
- Хелий и аргон: Те са най-изобилните елементи, открити от програмата Аполо и други мисии.
- Натрий и калий: бяха идентифицирани благодарение на последващи наземни наблюдения.
- Кислород, азот, метан, въглероден оксид и въглероден диоксид: има следи, вероятно в резултат на удари.
- Радиоактивни изотопи на радон и полоний: открити от сондата Lunar Prospector, може да идват от вътрешността на Луната.
- Водни молекули под формата на лед: Смята се, че съществуват в някои постоянно засенчени полярни кратери.
Наличието на тези съединения показва, че Луната не е напълно химически мъртъв. Всъщност известно е, че дори някои водни молекули биха могли да оцелеят на повърхността му, ако са в студени зони, защитени от слънцето. Изследванията на тези водни молекули имат значение за разбирането различни луни на Слънчевата система.
Влияние на космическите мисии
Мисиите на Аполо изиграха фундаментална роля в нашето разбиране за лунната атмосфера. Не само защото донесоха проби от лунна почва, а защото самите инструменти и астронавтите промениха близката атмосфера чрез изпускане на газове при техните издишвания или по време на екстравехикуларни изходи (EVA). Изчислено е, че Лунните модули може да са замърсили локално лунната атмосфера с газове, еквивалентни на общата му маса, въпреки че повечето от тях вече ще са изчезнали.
В допълнение, по-нови мисии като напр LADEE (Изследовател на лунната атмосфера и прахова среда) продължи изследването на тази екзосфера. Стартирала през 2013 г., тази сонда събра ценна информация, за да потвърди важността на ударите и разпръскването като ключови процеси. Това също позволява да се наблюдават промени в плътността по време на явления като затъмнения y метеоритен дъжд, потвърждавайки активната динамика на лунната атмосфера. Тази динамика е от съществено значение за разбирането на явления като Метеорен поток Ориониди.
Дори през последните години НАСА стартира мисии като Минотавър 5, чиято цел е да изследват лунния прах и близките газове с помощта на оптични лазерни системи. Всичко това с цел да продължим изготвяне на по-ясна картина на лунната среда, нещо важно, ако някога искаме да установим постоянни бази там. Планирането на тези бази е свързано с изследване на колонизация на Марс.
Защо е важно да разберем лунната атмосфера?
Изучаването на този слаб газообразен слой може да изглежда без значение, но не е така. Първо, защото ни помага да разберем динамичната и геоложка история на Луната. Знаейки как микрометеоритите и слънчевият вятър са оформили повърхността му, ни дава улики за еволюцията на други тела без атмосфера, като астероиди и марсиански луни. Този анализ също е основен за разбирането на явления като произход на луната.
На второ място, това е ключово за бъдещи човешки мисии. Създаването на база на Луната ще изисква разбиране какви точно елементи са в нейната среда, как реагират с течение на времето и как могат да пречат на инструментите. Освен това, разбира се, може да помогне за защита на астронавтите от слънчева и космическа радиация при липса на защитна атмосфера.
Това изследване допринася за по-широките знания за процеси на изветряне в космоса във вътрешната Слънчева система. Наученото на Луната може да се приложи при изследването на други дестинации като напр Луната на Марс Фобос, или дори близки до Земята астероиди.
Лунната екзосфера, макар и изключително слаба, представлява естествена лаборатория за изучаване на фундаментални космологични процеси. Далеч от това, което се смяташе в миналото, Луната не е просто мъртва скала. Това е тяло, което продължава да взаимодейства с пространствената си среда и все още има на какво да ни научи, ако продължаваме да обръщаме внимание.
