Загадочная атмосфера Луны наконец-то получает объяснение

Откуда взялась атмосфера на Луне

Земля имеет магнитное поле, которое защищает ее атмосферу от губительной солнечной радиации. Однако на Луне нет ничего подобного, поэтому ее очень разреженная атмосфера уже давно должна была бы быть уничтожена. Но эти единичные газы на нашем спутнике постоянно пополняются, что порождает вопрос об их источнике.

Смотрите также Ученые предлагают отправить на Луну "Ноев ковчег", который сохранит самое ценное

Теперь ученые открыли источник этого пополнения. Крошечные микрометеориты, размером с песчинку, постоянно ударяются о поверхность Луны, поднимая и испаряя пыль на поверхности, а также высвобождая атомы в космическое пространство вокруг спутника.

Мы даем окончательный ответ, что испарение от удара метеорита является доминирующим процессом, который создает лунную атмосферу. Луне около 4,5 миллиарда лет, и в течение этого времени ее поверхность непрерывно бомбардировалась метеоритами. Мы показываем, что в конце концов тонкая атмосфера достигает стабильного состояния, поскольку она постоянно пополняется благодаря небольшим столкновениям по всей Луне,
– говорит Николь Ние из Массачусетского технологического института (MIT), которая работает в сфере геохимии.

Поскольку атмосфера Луны настолько рассеяна, ее сложно изучать. Мы знаем, что она есть, поскольку детекторы, оставленные после миссий "Аполлон", обнаружили в ней различные атомные компоненты, но ученым трудно выяснить, как именно они возникают.

Падение микрометеоритов, а также процесс под названием "ионное распыление", в котором атомы выбрасываются с поверхности Луны во время бомбардировки заряженными частицами, переносимыми солнечным ветром, были признаны основными факторами, способствующими образованию этого материала.

Ние и ее коллеги хотели более детально рассмотреть эти два процесса и роль, которую они играют в создании и поддержании лунной атмосферы, поэтому провели новый анализ. Они тщательно изучили данные лунного орбитального аппарата LADEE (Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer), который работал в течение семи месяцев между 2013 и 2014 годами.

"Исходя из данных LADEE, казалось, что оба процесса играют определенную роль. Например, они показали, что во время метеоритных дождей вы видите больше атомов в атмосфере, а это означает, что столкновения имеют влияние. Но они также показывают, что когда Луна закрыта от Солнца, например, во время затмения, также происходят изменения в атомах атмосферы, то есть Солнце также имеет влияние. Так что, результаты не были четкими или количественными", – объяснила Николь Ние.

Для того чтобы еще больше сузить круг поиска, исследователям нужно было обратиться к первоисточнику. Они изучили реальные образцы лунного материала, 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 ударяются о лунную поверхность, рубидий и, калий которые там есть, испаряются. Однако будучи более тяжелыми элементами, они довольно быстро упадут обратно на поверхность Луны.

Важно, что соотношение изотопного дождя каждого элемента будет меняться в зависимости от того, были ли они испарены в результате удара микрометеорита или ионного распыления. Поэтому команда измельчила лунный грунт в мелкий порошок и проанализировала результаты с помощью масс-спектрометра. Они обнаружили, что оба процесса действительно играют определенную роль в формировании лунной атмосферы, но вклад микрометеоритов более чем вдвое превышает вклад солнечного ветра.

При ударном испарении большинство атомов остаются в лунной атмосфере, тогда как при ионном распылении многие атомы выбрасываются в космос. 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 более,
– добавила ученая.

Смотрите также Китай обнаружил воду в необычной форме внутри лунных образцов, собранных зондом "Чанъэ-5"

Для чего это все

Этот результат имеет значение не только для нашего понимания Луны. Если подобные процессы происходят где-то в Солнечной системе, например, на астероидах и других спутниках, мы можем обнаружить их в образцах. Миссии для получения этих образцов уже были осуществлены или находятся на стадии подготовки. Европейское космическое агентство надеется отправить миссию по возвращению образцов, например, на марсианский спутник Фобос.

Измерение изотопов калия и рубидия в реголите этих объектов поможет нам понять, как на них повлияли метеоритные бомбардировки и распыление солнечного ветра в геологических масштабах времени и как космическая погода отличается в разных точках Солнечной системы, куда мы в будущем полетим.