Загадкова атмосфера Місяця нарешті отримує пояснення

Звідки взялася атмосфера на Місяці

Земля має магнітне поле, яке захищає її атмосферу від згубної сонячної радіації. Однак на Місяці немає нічого подібного, тому його дуже розріджена атмосфера вже давно повинна була б бути знищена. Але ці поодинокі гази на нашому супутнику постійно поповнюються, що породжує питання про їхнє джерело.

Тепер вчені відкрили джерело цього поповнення. Крихітні мікрометеорити, розміром з піщинку, постійно вдаряються об поверхню Місяця, піднімаючи й випаровуючи пил на поверхні, а також вивільняючи атоми в космічний простір навколо супутника.

Ми даємо остаточну відповідь, що випаровування від удару метеорита є домінуючим процесом, який створює місячну атмосферу. Місяцю близько 4,5 мільярдів років, і протягом цього часу його поверхня безперервно бомбардувалася метеоритами. Ми показуємо, що врешті-решт тонка атмосфера досягає стабільного стану, оскільки вона постійно поповнюється завдяки невеликим зіткненням по всьому Місяцю,
– каже Ніколь Ніє з Массачусетського технологічного інституту (MIT), котра працює в сфері геохімії.

Оскільки атмосфера Місяця настільки розсіяна, її складно вивчати. Ми знаємо, що вона є, оскільки детектори, залишені після місій "Аполлон", виявили в ній різні атомні компоненти, але вченим важко з'ясувати, як саме вони виникають.

Ніє та її колеги хотіли більш детально розглянути ці два процеси та роль, яку вони відіграють у створенні й підтримці місячної атмосфери, тому провели новий аналіз. Вони ретельно вивчили дані місячного орбітального апарата LADEE (Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer), який працював протягом семи місяців між 2013 і 2014 роками.

"Виходячи з даних LADEE, здавалося, що обидва процеси відіграють певну роль. Наприклад, вони показали, що під час метеоритних дощів ви бачите більше атомів в атмосфері, а це означає, що зіткнення мають вплив. Але вони також показують, що коли Місяць закритий від Сонця, наприклад, під час затемнення, також відбуваються зміни в атомах атмосфери, тобто Сонце також має вплив. Отже, результати не були чіткими або кількісними", – пояснила Ніколь Ніє.

Для того, щоб ще більше звузити коло пошуку, дослідникам потрібно було звернутися до першоджерела. Вони вивчили реальні зразки місячного матеріалу, зібрані під час програми "Аполлон", у пошуках двох елементів: калію та рубідію, які, як відомо, зустрічаються на Місяці, і обидва легко випаровуються.

Коли сонячні частинки або мікрометеорити вдаряються об місячну поверхню, рубідій і калій, які там є, випаровуються. Однак, будучи важчими елементами, вони досить швидко впадуть назад на поверхню Місяця.

Важливо, що співвідношення ізотопного дощу кожного елемента буде змінюватися залежно від того, чи були вони випарені в результаті удару мікрометеорита або іонного розпилення. Тому команда подрібнила місячний ґрунт на дрібний порошок і проаналізувала результати за допомогою мас-спектрометра. Вони виявили, що обидва процеси дійсно відіграють певну роль у формуванні місячної атмосфери, але внесок мікрометеоритів більш ніж удвічі перевищує внесок сонячного вітру.

При ударному випаровуванні більшість атомів залишаються в місячній атмосфері, тоді як при іонному розпиленні багато атомів викидаються в космос. Завдяки нашому дослідженню ми тепер можемо кількісно оцінити роль обох процесів і сказати, що відносний внесок ударного випаровування порівняно з іонним розпиленням становить приблизно 70:30 або більше,
– додала науковиця.

Для чого це все

Цей результат має значення не лише для нашого розуміння Місяця. Якщо подібні процеси відбуваються деінде в Сонячній системі, наприклад, на астероїдах та інших супутниках, ми можемо виявити їх у зразках. Місії для отримання цих зразків вже були здійснені або перебувають на стадії підготовки. Європейське космічне агентство сподівається відправити місію з повернення зразків, наприклад, на марсіанський супутник Фобос.

Вимірювання ізотопів калію і рубідію в реголіті цих об'єктів допоможе нам зрозуміти, як на них вплинули метеоритні бомбардування і розпилення сонячного вітру в геологічних масштабах часу і як космічна погода відрізняється в різних точках Сонячної системи, куди ми в майбутньому полетимо.