Este ușor de imaginat luna ca o bucată de rocă fără atmosferă care orbitează Pământ. Cu toate acestea, deși nu are aer respirabil, însoțitorul satelit natural loial al planetei noastre are o atmosferă subțire și slabă.
Oamenii de știință s-au nedumerit de multă vreme cu privire la existența acestei atmosfere slabe sau „exosferă” și au căutat principalul proces care o susține, dar noi cercetări indică faptul că această atmosferă lunară subțire sau „exosferă” își datorează existența reînnoirii și reaprovizionării cauzate de violentele. bombardarea rocilor spațiale pe Lună.
Echipa din spatele cercetării sugerează că atmosfera lunii este susținută în principal, și a fost de miliarde de ani, prin acest asalt provocând un fenomen numit „vaporizare de impact”. Acest proces are loc atunci când impactul ridică solul lunar, vaporizând materiale care fie scapă în spațiu, fie rămân suspendate deasupra Lunii, reînnoindu-i astfel exosfera.
„Dăm un răspuns definitiv că meteorit vaporizarea prin impact este procesul dominant care creează atmosfera lunară”, liderul echipei Nicole Nie, profesor asistent la Massachusetts Institute of Technology (MIT). a spus într-o declarație. „Luna are o vechime de aproape 4,5 miliarde de ani și, în acel timp, suprafața a fost bombardată continuu de meteoriți. Arătăm că, în cele din urmă, o atmosferă subțire ajunge la o stare de echilibru, deoarece este reîncărcată în mod continuu de mici impacturi pe toată Luna. “
Legate de: Pământul are luni în plus și ele pot deține secretele trecutului sistemului nostru solar
Istoria de violență a lunii
Suprafața cu sâmburi și cicatrici a Lunii este un memento geologic clar și evident că a fost presărată cu roci spațiale de-a lungul istoriei sale de aproape 4,5 miliarde de ani.
La începutul vieții lunii, sistem solar infantil a fost violent și turbulent. Drept urmare, suprafața lunară a fost frecvent lovită de meteoriți masivi. Pe măsură ce timpul a trecut, ciocniri între sistem solar corpurile zdrobesc multe roci spațiale mai mari. Aceasta a însemnat că, pe măsură ce luna îmbătrânește, bombardamentul a continuat, dar atacatorii s-au micșorat la „micrometeoroizi” mai mici, particule din spațiu care sunt mai mici decât un grăunte de nisip. Cu toate acestea, aceste impacturi mai puțin dramatice au fost încă suficiente pentru a permite vaporizarea impactului să continue și pentru a umple continuu atmosfera lunii.
Oamenii de știință au început să suspecteze că asaltul cu roci spațiale asupra Lunii a fost responsabil în parte pentru generarea exosferei atunci când NASALunar Atmosphere and Dust Environment Explorer (LADEE) a investigat atmosfera subțire a lunii, condițiile de suprafață și influențele mediului asupra prafului lunar în 2013.
Acest lucru i-a determinat să evidențieze două procese de regenerare a exosferei. Prima a fost vaporizarea prin impact, cealaltă a fost „sputtering ionic”. Acest ultim proces are loc atunci când particulele încărcate cu energie înaltă de la soare, cunoscute sub numele de “vântul solar,” lovește suprafața lunară și oferă energie atomilor. Acest lucru face, de asemenea, ca acești atomi să fie aruncați în exosferă.
„Pe baza datelor LADEE, părea că ambele procese joacă un rol”, a explicat Nie. „De exemplu, a arătat că în timpul ploilor de meteoriți, vezi mai mulți atomi în atmosferă, ceea ce înseamnă că impacturile au un efect.
„Dar a arătat și că atunci când luna este ferită de soarele, cum ar fi în timpul unei eclipse, există și modificări ale atomilor atmosferei, ceea ce înseamnă că și soarele are un impact. Deci, rezultatele nu au fost clare sau cantitative.”
Nie și colegii au vrut să determine care proces este în primul rând responsabil pentru susținerea atmosferei lunii. Pentru a face acest lucru, au apelat la solul lunar colectat în timpul misiunilor Apollo ale NASA.
Răspunsurile sunt în murdărie
Echipa a reușit să atingă zece mostre de sol lunar, fiecare măsurând doar 100 de miligrame. Această sumă este atât de mică încât Nie a estimat că s-ar încadra într-o singură picătură de ploaie.
Cercetătorii s-au străduit să izoleze două elemente din aceste probe: potasiu și rubidiu. Ambele elemente sunt „volatile”, adică sunt ușor vaporizate atât de lovirile meteoriților, cât și de pulverizarea solară cauzată de bombardarea vântului solar.
Echipa a vrut să vadă raporturile diferiților „izotopi” de potasiu și rubidiu. Un izotop este o variație a unui element care are un număr diferit de neutroni în nucleul său atomic. Asta înseamnă că izotopii cu mai mulți neutroni (numărul de protoni nu poate varia la schimbarea elementului cu un alt element) sunt mai grei decât cei cu mai puțini.
Echipa a prezis că izotopii ușoare de potasiu și rubidiu ar fi mai probabil să fie suspendați în exosfera Lunii, în timp ce izotopii mai grei vor cădea înapoi pe suprafața lunii. Cu toate acestea, vaporizarea prin impact și pulverizarea ionică ar trebui să aibă o eficiență diferită în aruncarea izotopilor în atmosfera lunară. Aceasta înseamnă că analiza cantității de izotopi grei ai acestor două elemente din solul lunar și compararea acesteia cu cantitatea de izotopi mai ușori din probe ar trebui să arate care dintre aceste două procese este cel mai dominant.
„Odată cu vaporizarea prin impact, majoritatea atomilor ar rămâne în atmosfera lunară, în timp ce cu pulverizarea ionică, o mulțime de atomi ar fi ejectați în spațiu”, a spus Nie.
Nie și colegii săi au descoperit că solurile conțineau în mare parte izotopi grei atât de potasiu, cât și de rubidiu. Acest lucru le-a spus că vaporizarea prin impact a fost procesul dominant prin care atomii sunt vaporizați și ridicați pentru a forma atmosfera lunii. Ei au descoperit că 70% din exosferă a fost generată de lovirile meteoriților și vaporizarea impactului, 30% fiind alocate vântului solar și pulverizarii ionice.
„Descoperirea unui astfel de efect subtil este remarcabilă, datorită ideii inovatoare de a combina măsurătorile izotopilor de potasiu și rubidiu împreună cu o modelare cantitativă atentă”, a declarat Justin Hu, cercetător al solurilor lunare la Universitatea Cambridge, care nu a fost implicat în studiu. . „Această descoperire depășește înțelegerea istoriei Lunii, deoarece astfel de procese ar putea avea loc și ar putea fi mai semnificative pe alte luni și asteroizi, care sunt în centrul multor misiuni de întoarcere planificate”.
Nie, de asemenea, recunoaște că descoperirile echipei pur și simplu nu ar fi fost realizabile dacă nu ar fi fost programul Apollo, care sa încheiat cu Apollo 17 în decembrie 1972.
„Fără aceste mostre Apollo, nu am fi capabili să obținem date precise și să măsurăm cantitativ pentru a înțelege lucrurile mai în detaliu”, a concluzionat Nie. „Este important pentru noi să aducem mostre de pe Lună și din alte corpuri planetare, astfel încât să putem face imagini mai clare ale formării și evoluției sistemului solar”. Cercetarea echipei a fost publicată vineri (2 august) în jurnal Progresele științei.
Postat inițial pe Space.com.