Naukowcy ustalają pochodzenie ziemskiej atmosfery księżyca

2 sierpnia 2024

Ten artykuł został przejrzany zgodnie z procesem redakcyjnym i politykami Science X. Redaktorzy podkreślili następujące cechy, dbając o wiarygodność treści:

• sprawdzony fakt
• publikacja z recenzjami innych naukowców
• zaufane źródło
• skorygowane

autor - Jennifer Chu, Massachusetts Institute of Technology

Mimo że księżyc nie posiada oddychalnego powietrza, ma on delikatną atmosferę. Od lat 80. astronomowie obserwują bardzo cienką warstwę atomów unoszących się nad powierzchnią księżyca. Ta delikatna atmosfera, znana technicznie jako „egzosfera”, jest prawdopodobnie produktem jakiegoś rodzaju zjawiska związanego z warunkami przestrzennymi. Jednak dokładne określenie tych procesów było trudne do ustalenia z pewnością.

Teraz naukowcy z MIT i Uniwersytetu Chicagowskiego twierdzą, że zidentyfikowali główny proces, który stworzył atmosferę księżyca i nadal utrzymuje ją dzisiaj. W badaniu opublikowanym w czasopiśmie Science Advances, zespół informuje, że atmosfera księżycowa jest głównie efektem „parowania w wyniku uderzenia”.

W swoim badaniu naukowcy analizowali próbki gleby księżycowej zebrane przez astronautów podczas misji Apollo NASA.

Ich analiza sugeruje, że przez 4,5-miliardowy wiek księżyca jego powierzchnia była ciągle bombardowana, najpierw przez ogromne meteoryty, a następnie bardziej niedawno, przez mniejsze, wielkości pyłu „mikrometeoroidy”.

Te stałe uderzenia unoszą osad księżycowy, parując niektóre atomy na kontakcie i unosząc cząstki do powietrza. Niektóre atomy są wyrzucane w kosmos, podczas gdy inne pozostają zawieszone nad księżycem, tworząc cienką atmosferę, która jest stale uzupełniana, gdy meteoryty nadal uderzają w powierzchnię.

Naukowcy odkryli, że parowanie w wyniku uderzenia to główny proces, dzięki któremu księżyc wytworzył i utrzymuje swoją niezwykle cienką atmosferę przez miliardy lat.

„Ostatecznie udzielamy jednoznacznej odpowiedzi, że parowanie w wyniku uderzeń meteorytów to dominujący proces, który tworzy atmosferę księżycową - mówi główna autorka badania, Nicole Nie, adiunkt w Wydziale Nauk Ziemi, Atmosfery i Planet Uniwersytetu Technologicznego w Massachusetts.

„Księżyc ma prawie 4,5 miliarda lat i przez ten czas jego powierzchnia była ciągle bombardowana przez meteoryty. Pokazujemy, że ostatecznie cienka atmosfera osiąga równowagę, ponieważ jest ciągle uzupełniana przez małe uderzenia na całym księżycu.”

Współautorami Nio są Nicolas Dauphas, Zhe Zhang i Timo Hopp z Uniwersytetu Chicagowskiego oraz Menelaos Sarantos z NASA Goddard Space Flight Center.

W 2013 roku NASA wysłała satelitę wokół księżyca, aby zbadać atmosferę. Eksplorator atmosfery księżycowej i środowiska z pyłem księżycowym (LADEE) miał za zadanie zdalne zbieranie informacji o atmosferze księżyca, warunkach powierzchni i wpływach środowiskowych na pył księżycowy.

Misja LADEE miała na celu określenie pochodzenia atmosfery księżyca. Naukowcy miej. rzeli, że zdalne pomiary składu gleby i atmosfery mogą korelować z określonymi procesami związanych z warunkami przestrzennymi, które mogą wyjaśnić, jak powstała atmosfera księżycowa.

Naukowcy podejrzewają, że dwie procesy związane z warunkami przestrzennymi odgrywają rolę w kształtowaniu atmosfery księżycowej: parowanie w wyniku uderzeń i „odbijanie jonów” - zjawisko związane z wiatrem słonecznym, który przenosi energetyczne naładowane cząstki z słońca przez przestrzeń. Kiedy te cząstki uderzają w powierzchnię księżyca, mogą przenieść swoją energię na atomy ziemi i spowodować, że atomy te będą odbijać się i unosić w powietrzu.

„Na podstawie danych LADEE wydaje się, że oba procesy odgrywają rolę” - mówi Nie.

„Na przykład pokazało, że podczas deszczów meteorytowych w atmosferze jest więcej atomów, co oznacza, że uderzenia mają wpływ. Ale także pokazało, że kiedy księżyc jest zasłonięty przed słońcem, na przykład podczas zaćmienia, następują też zmiany w atomach atmosfery, co oznacza, że słońce również ma wpływ. Wyniki więc nie były jednoznaczne ani ilościowe.”

Aby dokładniej ustalić pochodzenie atmosfery księżycowej, Nie sięgnęła po próbki gleby księżycowej zebrane przez astronautów w misjach Apollo NASA. Ona i jej koledzy z Uniwersytetu Chicagowskiego pozyskali 10 próbek gleby księżycowej, każda o masie około 100 mg - ilość, która według niej mieściłaby się w pojedynczym kropli deszczu.

Nie próbowała najpierw wyizolować z każdej próbki dwa elementy: potas i rubid. Obie te substancje są „lotne”, co oznacza, że łatwo parują podczas uderzeń i odbijania jonów.