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?
Луната няма атмосфера по начина, по който я усещаме на Земята. Неговото гравитационно поле е по-слабо от земното; докато скоростта на бягство на повърхността на Земята е около 11.2 км/сек (без да се взема предвид съпротивлението на въздуха), на повърхността на Луната тя е само 2.4 км/сек, което е много по-малко от средната квадратична (RMS) скорост на водородните молекули на Луната. В резултат на това повечето от водородните молекули излизат в пространство и Луната не е в състояние да задържи някакъв значителен слой от газове около себе си. Това обаче не означава, че Луната изобщо няма атмосфера. Луната има атмосфера, но тя е толкова тънка, че на повърхността на Луната преобладава почти вакуумно състояние. Атмосферата на Луната е изключително тънка: около 10 трилиона пъти по-тънка от атмосферата на Земята. Плътността на атмосферата на Луната е равна на плътността на най-външните ръбове на земната атмосфера1. 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.
НАСАМисията Appolo на Appolo даде значителен принос, когато беше открита за първи път лунен атмосфера4. Лунен Експериментът за атмосферен състав (LACE) на Аполо 17 откри малки количества от определен брой атоми и молекули (включително хелий, аргон и вероятно неон, амоняк, метан и въглероден диоксид) на повърхността на Луната1. Впоследствие наземни измервания откриха натриеви и калиеви пари в атмосферата на Луната с помощта на емисионна линейна спектроскопия2. Имаше и съобщения за намирането на метални йони, излъчвани от Луната 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 Луната на ISRO спътник разкриват, че йоносферата на Луната може да има много висока електронна плътност. The лунен повърхностната електронна плътност може да достигне до 1.2 × 105 на кубичен см, но слънчевият вятър действа като силен отстраняващ агент, който помита цялата плазма към 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+ йоните оцеляват в събуждащата област, докато молекулярните йони се рекомбинират и изчезват. Висока електронна плътност също беше открита в близост лунен полярни региони по време на слънчеви преходни периоди5,6.
НАСА планираната мисия Artemis to the Moon има за цел да създаде базов лагер Artemis на лунен повърхност и портала в лунен орбита. Това със сигурност ще помогне за по-подробно и пряко проучване на лунен атмосфера7.
***
Литература:
- 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.
- 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
- 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
- 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
- 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
- Трипати KR, и др 2022. Проучване на характерните характеристики на лунната йоносфера с помощта на двойна честота радио научен (DFRS) експеримент на борда на орбитата Chandrayaan-2. Месечни известия на Кралското астрономическо дружество: Писма, том 515, брой 1, септември 2022 г., страници L61–L66, DOI: https://doi.org/10.1093/mnrasl/slac058
- НАСА 2022. Мисия Артемида. Наличен в https://www.nasa.gov/specials/artemis/
***
