Атмосферата на Луната: Йоносферата има висока плазмена плътност  

Едно от най-красивите неща в майката Земя е наличието на атмосфера. Животът на Земята не би бил възможен без оживения въздушен слой, който изцяло обхваща Земята отвсякъде. В ранната фаза на еволюцията на атмосферата в геологичните времена химическите реакции в земната кора са били критичният източник на газове. Въпреки това, с еволюцията на живота, биохимичните процеси, свързани с живота, поеха и поддържат настоящия газов баланс. Благодарение на потока от разтопени метали във вътрешността на Земята, които пораждат магнитното поле на Земята, отговорно за отклоняването на повечето от йонизиращите слънчеви ветрове (непрекъснат поток от електрически заредени частици, а именно плазма, произхождаща от слънчевата атмосфера) от Земята. Най-горният слой на атмосферата абсорбира останалото йонизиращо лъчение, като на свой ред става йонизиран (оттук наречен йоносфера).  

Луната, естественият спътник на Земята, има ли атмосфера?  

The Moon does not have an atmosphere the way we experience it on Earth. Its gravitational field is weaker than Earth’s; while escape velocity at Earth’s surface is about 11.2 km/sec (air resistance disregarded), on Moon’s surface it is merely 2.4 km/sec which is much less than the root mean square (RMS) velocity of hydrogen molecules on the Moon. As a result, most of the hydrogen molecules escape to пространство and the Moon is unable to retain any significant sheet of gases around it. However, this does not mean the Moon has no atmosphere at all. The Moon has an atmosphere but it’s so thin that a near vacuum condition prevails at the Moon’s surface. The Moon’s atmosphere is extremely thin: about 10 trillion times thinner than the Earth’s atmosphere. Density of the Moon’s atmosphere is at par with the density of the outermost fringes of Earth’s atmosphere¹. Именно в този контекст мнозина твърдят, че Луната няма атмосфера.  

- лунен атмосферата е важна за бъдещето на човечеството. Ето защо през последните 75 години са проведени редица изследвания.  

НАСА’s Appolo Mission made significant contributions when it first detected лунен атмосфера⁴. Лунен Atmospheric Composition Experiment (LACE) of Apollo 17 found small amounts of a number of atoms and molecules (including helium, argon, and possibly neon, ammonia, methane and carbon dioxide) on the Moon’s surface¹. Впоследствие наземни измервания откриха натриеви и калиеви пари в атмосферата на Луната с помощта на емисионна линейна спектроскопия². There were also reports on the finding of metal ions emanating from the Moon in междупланетна пространство и Н₂О лед в полярната област на Луната³.  

За последните 3 Ga (1 Ga или гига-годишно = 1 милиард години или 10⁹ години), атмосферата на Луната е стабилна с повърхностна гранична екзосфера с ниска плътност (SBE). Преди това Луната имаше по-видна, макар и преходна атмосфера поради значителна вулканична активност на Луната⁴.

Наскоро публикувани проучвания, използващи измервания от ISRO’s lunar спътник reveal that the ionosphere of the Moon can have a very high electron density. The лунен surface electron density could be as high as 1.2 × 10⁵ per cubic cm but the solar wind acts as a strong removal agent sweeping all the plasma to the междупланетна среда⁵. Интересното откритие обаче беше наблюдението на високото съдържание на електрони в следната област (област на последващи смущения в слънчевия вятър в посока срещу слънцето). То беше по-голямо, отколкото в дневна посока предвид факта, че нито слънчевата радиация, нито слънчевият вятър взаимодействат директно с наличните неутрални частици в този регион⁶. Проучването показва, че доминиращите йони в събуждащата област са Ar^+, и Не⁺ които имат сравнително по-дълъг живот от молекулните йони (CO₂^+, и Н₂O⁺ ), които са доминиращи в други региони. Поради по-високата им продължителност на живот, Ar⁺ и Не⁺ ions survive in the wake region while the molecular ions recombine and disappear. High electron density was found also near лунен polar regions during solar transition periods^5,6. 

НАСА planned Artemis Mission to the Moon aims to set up Artemis Base Camp on the лунен surface and the Gateway in лунен орбита. This will certainly help more detailed and direct study of the лунен атмосфера⁷.  

*** 

Литература:  

1. НАСА 2013. Има ли атмосфера на Луната? Предлага се онлайн на https://www.nasa.gov/mission_pages/LADEE/news/lunar-atmosphere.html#:~:text=Just%20as%20the%20discovery%20of,of%20Earth%2C%20Mars%20or%20Venus.  

2. Potter AE и Morgan TH 1988. Откриване на натриеви и калиеви пари в атмосферата на Луната. НАУКА 5 август 1988 том 241, брой 4866 стр. 675-680. DOI: https://doi.org/10.1126/science.241.4866.67 

3. Stern SA 1999. Лунната атмосфера: история, състояние, текущи проблеми и контекст. Прегледи на геофизиката. Първо публикувано: 01 ноември 1999 г. Том 37, брой 4 ноември 1999 г. Страници 453-491. DOI: https://doi.org/10.1029/1999RG900005 

4. Needham DH и Kringab DA 2017. Лунният вулканизъм създаде преходна атмосфера около древната Луна. Земни и планетарни научни писма. Том 478, 15 ноември 2017 г., страници 175-178. DOI: https://doi.org/10.1016/j.epsl.2017.09.002  

5. Ambili KM и Choudhary RK 2021. Триизмерното разпределение на йони и електрони в лунната йоносфера произлиза от фотохимичните реакции. Месечни известия на Кралското астрономическо дружество, том 510, брой 3, март 2022 г., страници 3291–3300, DOI: https://doi.org/10.1093/mnras/stab3734  

6. Трипати KR, и др 2022. A study on the characteristic features of the lunar ionosphere using dual frequency радио science (DFRS) experiment onboard Chandrayaan-2 orbiter. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters, Volume 515, Issue 1, September 2022, Pages L61–L66, DOI: https://doi.org/10.1093/mnrasl/slac058  

7. НАСА 2022. Мисия Артемида. Наличен в https://www.nasa.gov/specials/artemis/ 

***