Mjesec, naš prirodni satelit, oduvijek je bio predmet znatiželje, proučavanja i poezije. Ali osim stihova i fotografija sa Zemlje, znanost nastavlja otkrivati svoje misterije. Jedan od najposebnijih aspekata je njegova atmosfera, odnosno ono što je tehnički poznato kao lunarna egzosfera. Za razliku od Zemlje, Mjesecu nedostaje gusta atmosfera prozračna, a ono što ima je izuzetno tanak sloj plinova koji se jedva takvim može smatrati. Međutim, ovaj sloj je fascinantan zbog svog nastanka i interakcije s prostorom. Osim toga, informacije o zanimljivosti mjeseca Također pomaže boljem razumijevanju njegovog konteksta.
U ovom članku ćemo uroniti u svijet ove egzosfere: kako nastaje, od čega se sastoji, koji procesi ga održavaju pa čak i koje su nam zanimljivosti svemirske misije otkrile. Pogledajmo sve, sa znanstvenom strogošću, ali i pristupačnim jezikom kako bi svatko mogao razumjeti što se zapravo događa oko Mjeseca.
Ima li Mjesec atmosferu?
Ako pod atmosferom razumijemo gusti sloj plinova poput Zemljinog, dakle Mjesecu nedostaje atmosfera u onom klasičnom smislu. Međutim, oko njega je vrlo tanak sloj atoma i molekula, toliko laganih i raspršenih da se rijetko sudaraju jedni s drugima. Ovaj sloj se zove egzosfera i značajno se razlikuje od Zemljine atmosfere, koja je mnogo gušća. Zanimljiva je usporedba između njih dvoje, kao što je opisano u Mjesec kao satelit.
Da bismo dobili predodžbu, u jednom kubičnom centimetru Zemljine atmosfere ima otprilike 100 milijardi milijardi molekula. U lunarnoj atmosferi taj broj pada na oko 100 molekula. To jest, toliko je prazan da je praktički prazan prostor, iako tehnički ima detektabilan plinoviti sastav.
To je uglavnom zbog niska lunarna gravitacija. Njegova brzina bijega - minimalna brzina koju čestica treba da pobjegne u svemir - iznosi samo 2.400 m/s (u usporedbi s 11.200 XNUMX m/s na Zemlji). S tako slabom gravitacijom, plinovite čestice lako pobjegnu u svemir, sprječavajući stvaranje guste i stabilne atmosfere. Dinamika ovog fenomena može se povezati s informacijama o olujni udari koji utječu i na nebeska tijela.
Iako se čini da nema ničega, ova vrlo tanka atmosfera ima ukupne mase procijenjene na oko 25.000 XNUMX kg, otprilike veličine punog kamiona. Osim toga, neprestano se mijenja: danju ga toplina Sunca širi prema površini, a noću čestice se ohlade i padnu natrag.
Podrijetlo mjesečeve egzosfere
O podrijetlu ove egzosfere raspravlja se desetljećima. Međutim, nedavno istraživanje koje su proveli znanstvenici na MIT i Sveučilište u Chicagu, koji se podudaraju s prethodnim i paralelnim studijama entiteta poput NASA-e, potvrdili su da je glavni krivac fenomen poznat kao udarna vaporizacija. Veza između udara i mjesečeve atmosfere ključna je za razumijevanje njegove evolucije.
Što ovo znači? Uglavnom, mjesečeva površina neprestano postoji bombardiran mikrometeoritima. Maleni su poput zrna prašine, ali kad udare, stvaraju temperature koje dosežu između 2000 i 6000 ºC. Ove ekstremne temperature Oni su isparili atome zemlje, koji se oslobađaju i ostaju plutati oko Mjeseca neko vrijeme.
Drugi proces tzv ionsko raspršivanje ili raspršivanje također doprinosi. Ovo se događa kada nabijene čestice sunčevog vjetra, uglavnom protoni, sudaraju se s mjesečevom površinom i otkidaju atome koji tada postaju dio egzosfere. Za razliku od mikrometeorita, solarni vjetar ne isparava toliko težak materijal, pa je njegov doprinos manji. Ovaj fenomen je povezan s kontekstom misije na Mjesec.
Najnovija istraživanja pokazuju da otprilike 70% mjesečeve egzosfere dolazi od udara meteoritaDok 30% je zbog solarnog vjetra. Oba su se procesa uspjela detaljno proučiti zahvaljujući uzorci iz programa Apollo te korištenje izotopa elemenata kao što su kalij i rubidij.
Što čini mjesečevu atmosferu?
Iako je mjesečeva atmosfera minijaturna u usporedbi sa Zemljinom, Da, u njemu je identificirano nekoliko plinova i atoma. Zahvaljujući zemaljskim spektrometrima, svemirskim sondama i eksperimentima s uzorcima Apolla, otkrivene su sljedeće komponente. Sastav ovih plinova može pružiti vrijedne informacije o događanja na nebu.
- Helij i argon: Oni su najzastupljeniji elementi, otkriveni programom Apollo i drugim misijama.
- Natrij i kalij: identificirani su zahvaljujući naknadnim promatranjima sa zemlje.
- Kisik, dušik, metan, ugljični monoksid i ugljični dioksid: prisutni u tragovima, vjerojatno kao posljedica udara.
- Radioaktivni izotopi radona i polonija: otkrila sonda Lunar Prospector, mogla bi doći iz unutrašnjosti Mjeseca.
- Molekule vode u obliku leda: Vjeruje se da postoje u nekim trajno zasjenjenim polarnim kraterima.
Prisutnost ovih spojeva ukazuje na to da Mjesec nije potpuno kemijski mrtav. Naime, poznato je da čak neke molekule vode mogli preživjeti na njegovoj površini ako se nalaze u hladnim područjima zaštićenim od Sunca. Istraživanje ovih molekula vode ima implikacije za razumijevanje različiti mjeseci Sunčevog sustava.
Utjecaj svemirskih misija
Misije Apollo odigrale su temeljnu ulogu u našem razumijevanju mjesečeve atmosfere. Ne samo zato što su donijeli uzorke Mjesečevog tla, već zato što sami instrumenti i astronauti promijenili su obližnju atmosferu ispuštanjem plinova u njihovim izdisajima ili tijekom ekstravehikularnih izlaza (EVA). Procjenjuje se da Mjesečevi moduli mogli su lokalno kontaminirati mjesečevu atmosferu s plinovima koji su jednaki njegovoj ukupnoj masi, iako će većina njih već nestati.
Osim toga, novije misije kao npr LADEE (Istraživač lunarne atmosfere i okoliša prašine) nastavio proučavanje ove egzosfere. Pokrenuta 2013., ova je sonda prikupila vrijedne informacije kako bi se potvrdila važnost udara i raspršivanja kao ključnih procesa. Također je omogućio promatranje promjena u gustoći tijekom pojava kao što su eklipse y kiše meteora, potvrđujući aktivnu dinamiku mjesečeve atmosfere. Ova dinamika je bitna za razumijevanje fenomena kao što su Kiša meteora Orionida.
Čak je i posljednjih godina NASA pokrenula misije poput Minotaura 5, čija je svrha proučavanje mjesečeve prašine i obližnjih plinova pomoću optičkih laserskih sustava. Sve to u cilju nastavka crtanje jasnije slike lunarnog okoliša, nešto bitno ako ikada poželimo ondje uspostaviti stalne baze. Planiranje ovih baza povezano je s istraživanjem na kolonizacija Marsa.
Zašto je važno razumjeti Mjesečevu atmosferu?
Proučavanje ovog slabog plinovitog sloja može se činiti nevažnim, ali nije. Prvo, jer nam pomaže razumjeti dinamička i geološka povijest Mjeseca. Poznavanje načina na koji su mikrometeoriti i solarni vjetar oblikovali njegovu površinu daje nam naznake o evoluciji drugih tijela bez atmosfere, kao što su asteroidi i Marsovi mjeseci. Ova analiza također je temeljna za razumijevanje fenomena kao što su porijeklo mjeseca.
Drugo, ključno je za buduće ljudske misije. Uspostavljanje baze na Mjesecu zahtijevat će razumijevanje koji su točno elementi u njegovom okruženju, kako reagiraju tijekom vremena i kako bi mogli ometati instrumente. Također, naravno, može pomoći u zaštiti astronauta od sunčevo i kozmičko zračenje u nedostatku zaštitne atmosfere.
Ovo istraživanje pridonosi širem znanju o procesi trošenja prostora u unutarnjem Sunčevom sustavu. Ono što se nauči na Mjesecu može se primijeniti na istraživanje drugih destinacija kao što su Marsov mjesec Fobos, ili čak asteroidi blizu Zemlje.
Mjesečeva egzosfera, iako iznimno tanka, predstavlja prirodni laboratorij za proučavanje temeljnih kozmoloških procesa. Daleko od onoga što se mislilo u prošlosti, Mjesec nije samo mrtva stijena. To je tijelo koje nastavlja komunicirati sa svojom prostornom okolinom, i još nas ima mnogo toga naučiti ako nastavimo obraćati pažnju.
