Mesiac, náš prirodzený satelit, bol vždy predmetom zvedavosti, štúdia a poézie. Ale okrem veršov a fotografií zo Zeme veda pokračuje v odhaľovaní svojich tajomstiev. Jedným z najkonkrétnejších aspektov je jeho atmosféra, alebo skôr to, čo sa odborne nazýva lunárna exosféra. Na rozdiel od Zeme nemá Mesiac hustú, dýchateľnú atmosféru a má extrémne tenkú vrstvu plynov, ktorú za takú sotva možno považovať. Táto vrstva je však fascinujúca svojím pôvodom a interakciou s priestorom. Okrem toho informácie o zaujímavosti Mesiaca Pomáha tiež lepšie pochopiť jeho kontext.
V tomto článku sa ponoríme do sveta tejto exosféry: ako vzniká, z čoho sa skladá, akými procesmi sa udržiava a dokonca aj to, aké kuriozity nám odhalili vesmírne misie. Pozrime sa na všetko s vedeckou presnosťou, ale aj v dostupnom jazyku, aby každý pochopil, čo sa okolo Mesiaca skutočne deje.
Má Mesiac atmosféru?
Ak pod atmosférou rozumieme hustú vrstvu plynov, ako je tá Zem Mesiacu chýba atmosféra v tomto klasickom zmysle. Okolo nej je však veľmi tenká vrstva atómov a molekúl, takých ľahkých a rozptýlených, že sa len zriedka navzájom zrážajú. Táto vrstva sa nazýva exosféra a výrazne sa líši od zemskej atmosféry, ktorá je oveľa hustejšia. Porovnanie medzi nimi je zaujímavé, ako je podrobne uvedené v Mesiac ako satelit.
Pre predstavu, v jednom kubickom centimetri zemskej atmosféry je ich približne 100 miliárd miliárd molekúl. V lunárnej atmosfére toto číslo klesne na približne 100 molekúl. To znamená, že je taký prázdny, že je to prakticky prázdny priestor, hoci technicky má zistiteľné plynné zloženie.
Je to z veľkej časti spôsobené tým nízka mesačná gravitácia. Jeho úniková rýchlosť – minimálna rýchlosť, ktorú častica potrebuje na únik do vesmíru – je len 2.400 11.200 m/s (v porovnaní s XNUMX XNUMX m/s na Zemi). S takou slabou gravitáciou, plynné častice ľahko unikajú do vesmíru, ktoré bránia tvorbe hustej a stabilnej atmosféry. Dynamika tohto javu môže súvisieť s informáciami o búrkové prívaly ktoré ovplyvňujú aj nebeské telesá.
Aj keď sa zdá, že tu nič nie je, táto veľmi tenká atmosféra áno celková hmotnosť sa odhaduje na približne 25.000 XNUMX kg, o veľkosti plného kamiónu. Navyše sa neustále mení: cez deň ho teplo Slnka rozširuje smerom k povrchu a v noci častice sa ochladia a spadnú späť.
Pôvod lunárnej exosféry
O pôvode tejto exosféry sa diskutuje už desaťročia. Nedávny výskum uskutočnený vedcami z MIT a University of Chicago, ktoré sa zhodujú s predchádzajúcimi a paralelnými štúdiami subjektov, ako je NASA, potvrdili, že hlavným vinníkom je fenomén známy ako nárazové odparovanie. Spojenie medzi dopadmi a mesačnou atmosférou je rozhodujúce pre pochopenie jej vývoja.
čo to znamená? Lunárny povrch v podstate neustále je bombardované mikrometeoritmi. Sú malé ako zrnká prachu, no pri dopade vytvárajú teploty, ktoré sa pohybujú medzi nimi 2000 a 6000 °C. Tieto extrémne teploty Vyparili atómy zeme, ktoré sa uvoľnili a zostali plávať nejaký čas okolo Mesiaca.
Druhý proces tzv iónovým rozprašovaním alebo rozprašovaním tiež prispieva. K tomu dochádza, keď nabité častice slnečného vetra, hlavne protóny, narážajú na mesačný povrch a odtrhávajú atómy, ktoré sa potom stávajú súčasťou exosféry. Na rozdiel od mikrometeoritov slnečný vietor neodparuje toľko ťažkého materiálu, takže jeho prínos je menší. Tento jav súvisí s kontextom misie na Mesiac.
Najnovšie štúdie uvádzajú, že približne 70 % lunárnej exosféry pochádza z dopadov meteoritovKým 30% je spôsobených slnečným vetrom. Oba procesy bolo možné študovať veľmi podrobne vďaka ukážky z programu Apollo a použitie izotopov prvkov, ako je draslík a rubídium.
Čo tvorí mesačnú atmosféru?
Hoci je mesačná atmosféra v porovnaní so Zemou nepatrná, Áno, bolo v ňom identifikovaných niekoľko plynov a atómov. Vďaka pozemným spektrometrom, vesmírnym sondám a experimentom so vzorkami Apollo boli zistené nasledujúce zložky. Zloženie týchto plynov môže poskytnúť cenné informácie o udalosti na oblohe.
- Hélium a argón: Sú to najhojnejšie prvky, ktoré zachytil program Apollo a iné misie.
- Sodík a draslík: boli identifikované vďaka následným pozemným pozorovaniam.
- Kyslík, dusík, metán, oxid uhoľnatý a oxid uhličitý: prítomné v stopách, pravdepodobne v dôsledku nárazov.
- Rádioaktívne izotopy radónu a polónia: objavená sondou Lunar Prospector, mohla pochádzať z vnútra mesiaca.
- Molekuly vody vo forme ľadu: Predpokladá sa, že existujú v niektorých trvalo zatienených polárnych kráteroch.
Prítomnosť týchto zlúčenín naznačuje, že Mesiac nie je úplne chemicky mŕtvy. V skutočnosti je známe, že dokonca niektoré molekuly vody mohli prežiť na jeho povrchu, ak by boli v chladných oblastiach chránených pred Slnkom. Výskum týchto molekúl vody má dôsledky na pochopenie rôzne mesiace Slnečnej sústavy.
Vplyv vesmírnych misií
Misie Apollo zohrali základnú úlohu v našom chápaní lunárnej atmosféry. Nielen preto, že priniesli vzorky mesačnej pôdy, ale aj preto samotné prístroje a astronauti zmenili blízku atmosféru uvoľňovaním plynov pri ich výdychoch alebo pri extravehikulárnych výjazdoch (EVA). Odhaduje sa, že Lunárne moduly mohli lokálne kontaminovať mesačnú atmosféru s plynmi ekvivalentnými jeho celkovej hmotnosti, hoci väčšina z nich už zmizla.
Okrem toho novšie misie ako napr LADEE (Prieskumník lunárnej atmosféry a prachu) pokračoval v štúdiu tejto exosféry. Táto sonda, ktorá bola spustená v roku 2013, zozbierala cenné informácie, aby potvrdila dôležitosť nárazov a naprašovania ako kľúčových procesov. Umožňovalo tiež pozorovať zmeny hustoty počas javov ako napr zatmenie y meteorické roje, čo potvrdzuje aktívnu dynamiku lunárnej atmosféry. Táto dynamika je nevyhnutná pre pochopenie javov ako napr Orionidový meteorický roj.
Dokonca aj v posledných rokoch NASA spustila misie ako Minotaur 5, ktorých účelom je študovať mesačný prach a blízke plyny pomocou optických laserových systémov. To všetko s cieľom pokračovať nakreslenie jasnejšieho obrazu mesačného prostredia, niečo podstatné, ak tam niekedy chceme zriadiť trvalé základne. Plánovanie týchto základní je spojené s výskumom o kolonizácia Marsu.
Prečo je dôležité pochopiť mesačnú atmosféru?
Štúdium tejto slabej plynnej vrstvy sa môže zdať irelevantné, ale nie je to tak. Po prvé, pretože nám pomáha pochopiť dynamickú a geologickú históriu Mesiaca. Vedieť, ako mikrometeority a slnečný vietor formovali jeho povrch, nám dáva vodítka o vývoji iných telies bez atmosféry, ako sú asteroidy a marťanské mesiace. Tento rozbor je základný aj pre pochopenie javov ako napr pôvod mesiaca.
Po druhé, je to kľúčové budúce ľudské misie. Zriadenie základne na Mesiaci si bude vyžadovať presné pochopenie toho, aké prvky sú v jeho prostredí, ako reagujú v priebehu času a ako môžu interferovať s prístrojmi. Môže tiež, samozrejme, pomôcť chrániť astronautov pred slnečné a kozmické žiarenie pri absencii ochrannej atmosféry.
Tento výskum prispieva k širším poznatkom o procesy zvetrávania priestoru vo vnútornej slnečnej sústave. To, čo sa naučí na Mesiaci, sa dá aplikovať aj na prieskum iných destinácií ako napr Marsov mesiac Phobosalebo dokonca blízkozemské asteroidy.
Lunárna exosféra, aj keď je extrémne tenká, predstavuje prirodzené laboratórium na štúdium základných kozmologických procesov. Ďaleko od toho, čo sa myslelo v minulosti, Mesiac nie je len mŕtva skala. Je to telo, ktoré pokračuje v interakcii so svojím priestorovým prostredím a stále nás má čo naučiť, ak budeme naďalej venovať pozornosť.
