Księżyc, nasz naturalny satelita, zawsze był obiektem ciekawości, badań i poezji. Ale poza wersetami i zdjęciami z Ziemi, nauka wciąż odkrywa jej tajemnice. Jednym z najbardziej szczególnych aspektów jest atmosfera, a raczej to, co technicznie nazywa się egzosfera księżycowa. W przeciwieństwie do Ziemi Księżyc nie posiada grubej, nadającej się do oddychania atmosfery, a jego warstwa gazów jest niezwykle cienka i trudno ją uznać za taką. Jednakże warstwa ta jest fascynująca ze względu na swoje pochodzenie i interakcję z przestrzenią. Ponadto informacje nt. ciekawostki Księżyca Pomaga to również lepiej zrozumieć kontekst.
W tym artykule zagłębimy się w świat tej egzosfery: jak powstaje, z czego jest zrobiony, jakie procesy go utrzymują i jakie ciekawostki ujawniły nam misje kosmiczne. Przyjrzyjmy się wszystkiemu z naukową dokładnością, ale także używając przystępnego języka, aby każdy mógł zrozumieć, co naprawdę dzieje się wokół Księżyca.
Czy Księżyc ma atmosferę?
Jeśli przez atmosferę rozumiemy gęstą warstwę gazów, taką jak na Ziemi, to Księżyc nie ma atmosfery w klasycznym tego słowa znaczeniu. Jednak wokół niego znajduje się cienka warstwa atomów i cząsteczek, które są tak lekkie i rozproszone, że rzadko zderzają się ze sobą. Ta warstwa nazywa się egzosfera i wyraźnie różni się od atmosfery Ziemi, która jest znacznie gęstsza. Porównanie obu jest interesujące, jak szczegółowo opisano w Księżyc jako satelita.
Aby dać nam wyobrażenie, w jednym centymetrze sześciennym atmosfery Ziemi znajduje się około 100 miliardów miliardów cząsteczek. W atmosferze księżyca liczba ta spada do około 100 cząsteczek. Oznacza to, że jest ona tak pusta, że praktycznie jest to pusta przestrzeń kosmiczna, chociaż technicznie rzecz biorąc ma wykrywalny skład gazowy.
Dzieje się tak głównie dlatego, że niska grawitacja księżycowa. Prędkość ucieczki — minimalna prędkość, jaka jest potrzebna cząstce, aby uciec w przestrzeń kosmiczną — wynosi zaledwie 2.400 m/s (w porównaniu do 11.200 XNUMX m/s na Ziemi). Przy tak słabej grawitacji, cząstki gazowe łatwo uciekają w przestrzeń kosmiczną, zapobiegając tworzeniu się gęstej i stabilnej atmosfery. Dynamikę tego zjawiska można powiązać z informacjami na temat sztormowe fale uderzeniowe które również oddziałują na ciała niebieskie.
Choć wydaje się, że nic nie ma, ta bardzo cienka atmosfera ma całkowita masa szacowana na około 25.000 XNUMX kg, mniej więcej wielkości ciężarówki. Ponadto ulega on ciągłym zmianom: w ciągu dnia ciepło słoneczne rozprowadza go w kierunku powierzchni, a w nocy cząsteczki stygną i opadają z powrotem.
Pochodzenie egzosfery księżycowej
Pochodzenie tej egzosfery jest przedmiotem debaty od dziesięcioleci. Jednakże ostatnie badania przeprowadzone przez naukowców z MIT i Uniwersytet w Chicago, co pokrywa się z wcześniejszymi i równoległymi badaniami podmiotów takich jak NASA, potwierdziły, że głównym winowajcą jest zjawisko znane jako odparowanie uderzeniowe. Związek między uderzeniami a atmosferą Księżyca jest kluczowy dla zrozumienia jej ewolucji.
Co to oznacza? Zasadniczo powierzchnia Księżyca jest stale poddawana bombardowany mikrometeorytami. Są tak małe jak ziarna pyłu, ale gdy uderzają, generują temperatury sięgające od 2000 i 6000°C. Te ekstremalne temperatury Odparowali atomy ziemi, które uwolniły się i pozostały unoszące się wokół Księżyca przez pewien czas.
Drugi proces nazywa się rozpylanie jonowe lub rozpylanie jonowe również się przyczynia. Dzieje się tak, gdy naładowane cząstki wiatru słonecznego, głównie protony, zderzają się z powierzchnią Księżyca i odrywają atomy, które następnie stają się częścią egzosfery. W przeciwieństwie do mikrometeorytów wiatr słoneczny nie odparowuje tak dużo ciężkiego materiału, więc jego wkład jest mniejszy. Zjawisko to jest związane z kontekstem misje na Księżyc.
Najnowsze badania wskazują, że około 70% egzosfery księżycowej pochodzi z uderzeń meteorytówPodczas 30% to zasługa wiatru słonecznego. Dzięki temu możliwe było dokładne zbadanie obu procesów. próbki z programu Apollo oraz wykorzystanie izotopów pierwiastków takich jak potas i rubid.
Z czego składa się atmosfera księżycowa?
Chociaż atmosfera księżycowa jest niewielka w porównaniu z ziemską, Tak, zidentyfikowano w nim kilka gazów i atomów. Dzięki naziemnym spektrometrom, sondom kosmicznym i eksperymentom z próbkami z programu Apollo wykryto następujące składniki. Skład tych gazów może dostarczyć cennych informacji na temat wydarzenia na niebie.
- Hel i argon: Są to najpowszechniej występujące pierwiastki, wykryte w ramach programu Apollo i innych misji.
- Sód i potas: zostały zidentyfikowane dzięki późniejszym obserwacjom naziemnym.
- Tlen, azot, metan, tlenek węgla i dwutlenek węgla: obecne w śladowych ilościach, prawdopodobnie w wyniku uderzeń.
- Radioaktywne izotopy radonu i polonu: odkryte przez sondę Lunar Prospector, mogą pochodzić z wnętrza Księżyca.
- Cząsteczki wody w postaci lodu: Uważa się, że występują one w stale zacienionych kraterach polarnych.
Obecność tych związków wskazuje, że Księżyc nie jest całkowicie martwy chemicznie. W rzeczywistości wiadomo, że nawet niektóre cząsteczki wody mogłyby przetrwać na jego powierzchni, gdyby znajdowały się w zimnych obszarach chronionych przed słońcem. Badania nad tymi cząsteczkami wody mają znaczenie dla zrozumienia różne księżyce Układu Słonecznego.
Wpływ misji kosmicznych
Misje Apollo odegrały fundamentalną rolę w naszym zrozumieniu atmosfery Księżyca. Nie tylko dlatego, że przywieźli próbki gleby księżycowej, ale także dlatego, że instrumenty i sami astronauci zmienili pobliską atmosferę poprzez uwalnianie gazów podczas wydechu lub podczas wyjść poza pojazd (EVA). Szacuje się, że Moduły księżycowe mogły lokalnie zanieczyścić atmosferę Księżyca z gazami równymi jego całkowitej masie, choć większość z nich już zniknęła.
Ponadto nowsze misje, takie jak: LADEE (eksplorator atmosfery i środowiska pyłowego Księżyca) kontynuował badania tej egzosfery. Sonda, która została wystrzelona w 2013 r., zebrała cenne informacje potwierdzające znaczenie uderzeń i rozpylania jako kluczowych procesów. Umożliwiło to również obserwację zmian gęstości podczas zjawisk takich jak: zaćmienia y roje meteorów, potwierdzając aktywną dynamikę atmosfery księżycowej. Ta dynamika jest niezbędna do zrozumienia takich zjawisk jak: Rój meteorów Orionidów.
Jeszcze w ostatnich latach NASA uruchomiła misje takie jak Minotaur 5, których celem jest badanie pyłu księżycowego i pobliskich gazów za pomocą optycznych systemów laserowych. Wszystko to w celu kontynuacji nakreślenie wyraźniejszego obrazu środowiska księżycowego, co jest niezbędne, jeśli kiedykolwiek będziemy chcieli założyć tam stałe bazy. Planowanie tych baz jest powiązane z badaniami nad kolonizacja Marsa.
Dlaczego ważne jest zrozumienie atmosfery Księżyca?
Badanie tej cienkiej warstwy gazu może wydawać się nieistotne, ale tak nie jest. Po pierwsze, ponieważ pomaga nam zrozumieć dynamiczna i geologiczna historia Księżyca. Wiedza o tym, w jaki sposób mikrometeoryty i wiatr słoneczny ukształtowały powierzchnię Marsa, pozwala nam dowiedzieć się więcej na temat ewolucji innych ciał nieposiadających atmosfery, takich jak asteroidy i księżyce Marsa. Analiza ta jest również podstawą zrozumienia takich zjawisk jak: pochodzenie księżyca.
Po drugie, kluczowe jest przyszłe misje ludzkie. Utworzenie bazy na Księżycu będzie wymagało dokładnego zrozumienia, jakie pierwiastki znajdują się w jego otoczeniu, jak reagują one na przestrzeni czasu i w jaki sposób mogą zakłócać pracę instrumentów pomiarowych. Może też oczywiście pomóc chronić astronautów przed promieniowanie słoneczne i kosmiczne w przypadku braku atmosfery ochronnej.
Badania te przyczyniają się do poszerzenia wiedzy na temat procesy wietrzenia kosmicznego w wewnętrznym Układzie Słonecznym. Wiedzę zdobytą na Księżycu można wykorzystać podczas eksploracji innych miejsc, takich jak: Księżyc Marsa Foboslub nawet planetoidy bliskie Ziemi.
Egzosfera księżycowa, choć niezwykle rozrzedzona, stanowi naturalne laboratorium do badania podstawowych procesów kosmologicznych. Daleko od tego, co sądzono w przeszłości, Księżyc to nie tylko martwa skała. To ciało, które cały czas wchodzi w interakcje ze swoim otoczeniem przestrzennym i nadal może nas wiele nauczyć, jeśli będziemy zwracać na nie uwagę.
