Секретная лаборатория на Луне: ученые раскрыли тайну происхождения атмосферы спутника

Исследователи из Венского технологического университета (TU Wien) приблизились к разгадке тайны происхождения экзосферы Луны — тонкого газового слоя, окружающего наш спутник.

Долгое время считалось, что ключевым механизмом формирования этого слоя является выбивание частиц солнечным ветром, однако новые данные, полученные в ходе исследований, показали, что его влияние было значительно переоценено.

Переоценка роли солнечного ветра

Профессор Фридрих Аумайр из Института прикладной физики TU Wien пояснил, что, в отличие от Земли, Луна не имеет плотной атмосферы, но окружена экзосферой — разреженным слоем отдельных атомов и молекул.

Понимание ее происхождения остается одной из главных загадок лунной науки. Ранее предполагалось, что экзосфера формируется либо за счет выброса частиц при ударах микрометеоритов, либо в результате воздействия солнечного ветра на поверхность Луны.

Эксперименты с лунным реголитом

Для уточнения этих механизмов команда TU Wien провела высокоточные эксперименты с реальными образцами лунного реголита, доставленными миссией NASA "Аполлон-16" в 1970-х годах.

Йоханнес Брётцнер, ведущий автор исследования, отметил, что использование кварцевого микровесового датчика позволило с высокой точностью измерить потерю массы материала под воздействием ионов. Параллельно были проведены масштабные 3D-моделирования, учитывающие реальную структуру и пористость реголита.

Неожиданные результаты

Сравнение результатов с предыдущими оценками показало, что реальный вклад выбивания частиц солнечным ветром в формирование экзосферы оказался в разы ниже ожидаемого. Анализ данных выявил причину: пористая и рыхлая структура лунной поверхности значительно смягчает воздействие солнечного ветра.

Входящие ионы теряют энергию, сталкиваясь с микроскопическими неровностями, вместо того чтобы выбивать атомы с поверхности.

Подтверждение роли микрометеоритов

Аумайр подчеркнул, что это исследование не только предоставляет первые экспериментально подтвержденные данные о влиянии солнечного ветра, но и помогает разрешить другую лунную загадку.

Недавний анализ изотопов в образцах "Аполлона" показал, что за геологические временные масштабы основным источником экзосферы являются микрометеоритные удары, а не солнечный ветер. Новые данные независимо подтверждают этот вывод.

Вклад в будущие миссии

Эти открытия могут быть полезны для будущих миссий, таких как программа NASA "Артемида", цель которой — создание постоянной базы на Луне. Понимание естественных процессов на поверхности спутника поможет эффективнее использовать его ресурсы.

Кроме того, результаты исследования пригодятся для интерпретации данных миссии BepiColombo (ESA и JAXA), которая в ближайшие годы проведет первые прямые измерения экзосферы Меркурия.

Четыре интересных факта:

• Луна постепенно удаляется от Земли со скоростью около 3.8 см в год.
• Температура на поверхности Луны может колебаться от -173°C до +127°C.
• На Луне обнаружены запасы водяного льда в кратерах, постоянно находящихся в тени.
• Луна не имеет магнитного поля, как у Земли.