Атмосфера Місяця: іоносфера має високу щільність плазми  

Одна з найпрекрасніших речей у матері Земля є наявність an атмосфера. Життя на Землі було б неможливим без живого повітряного шару, який повністю охоплює Землю звідусіль. На ранньому етапі еволюції атмосфери в геологічні часи хімічні реакції в земній корі були критичним джерелом газів. Однак з еволюцією життя біохімічні процеси, пов’язані з життям, взяли верх і підтримують поточний газовий баланс. Завдяки потоку розплавлених металів у надрах Землі виникає магнітне поле Землі, яке відповідає за відхилення більшості іонізуючих сонячних вітрів (безперервного потоку електрично заряджених частинок, тобто плазми, що походить із сонячної атмосфери) від Землі. Найвищий шар атмосфери поглинає залишки іонізуючого випромінювання, у свою чергу стаючи іонізованим (тому називається іоносферою).  

Чи має Місяць, природний супутник Землі, атмосферу?  

Місяць не має такої атмосфери, як на Землі. Його гравітаційне поле слабше земного; у той час як швидкість відходу на поверхні Землі становить близько 11.2 км/с (без урахування опору повітря), на поверхні Місяця вона становить лише 2.4 км/с, що набагато менше, ніж середньоквадратична (RMS) швидкість молекул водню на Місяці. У результаті більшість молекул водню вилітають у космос, і Місяць не в змозі утримувати будь-який значний шар газів навколо себе. Однак це не означає, що Місяць взагалі не має атмосфери. Місяць має атмосферу, але вона настільки тонка, що на поверхні Місяця панує майже вакуум. Атмосфера Місяця надзвичайно тонка: приблизно в 10 трильйонів разів тонша за земну. Щільність атмосфери Місяця дорівнює щільності крайніх околиць атмосфери Землі¹. Саме в цьому контексті багато хто стверджує, що Місяць не має атмосфери.  

Команда місячний атмосфера важлива для майбутнього людства. Тому протягом останніх 75 років було проведено ряд досліджень.  

NASAМісія Appolo зробила значний внесок, коли вперше виявила місячну атмосферу⁴. Експеримент зі складу місячної атмосфери (LACE) Аполлона-17 виявив на поверхні Місяця невелику кількість ряду атомів і молекул (включаючи гелій, аргон і, можливо, неон, аміак, метан і вуглекислий газ).¹. Згодом наземні вимірювання виявили пари натрію та калію в атмосфері Місяця за допомогою лінійної емісійної спектроскопії². Були також повідомлення про знаходження в міжпланетному просторі іонів металів, що виходять з Місяця, і H₂О лід у полярній області Місяця³.  

За останні 3 Ga (1 Ga або гіга-рік = 1 мільярд років або 10⁹ років), атмосфера Місяця є стабільною з низькою щільністю поверхневої межі екзосфери (SBE). До цього Місяць мав помітнішу, хоча й тимчасову атмосферу через значну вулканічну активність на Місяці⁴.

Нещодавно опубліковані дослідження з використанням вимірювань з ІокіМісячний орбітальний апарат показує, що іоносфера Місяця може мати дуже високу щільність електронів. Електронна густина на поверхні Місяця може досягати 1.2×10⁵ на кубічний см, але сонячний вітер діє як сильний видаляючий агент, змітаючи всю плазму в міжпланетне середовище⁵. Однак цікавим відкриттям було спостереження високого вмісту електронів у кільватерній зоні (область відстаючих збурень сонячного вітру в напрямку проти Сонця). Він був більшим, ніж у денному напрямку, враховуючи той факт, що ні сонячне випромінювання, ні сонячний вітер не взаємодіють безпосередньо з доступними нейтральними частинками в цьому регіоні.⁶. Дослідження показує, що домінуючими іонами в кільватерній області є Ar^+, і Ne⁺ які мають порівняно довший час життя, ніж молекулярні іони (CO₂^+, і Н₂O⁺ ), які домінують в інших регіонах. Через більший термін служби Ar⁺ і Ne⁺ іони виживають у кільватерній області, тоді як молекулярні іони рекомбінуються та зникають. Висока густина електронів була виявлена ​​також поблизу місячних полярних областей під час сонячних перехідних періодів^5,6. 

Запланована NASA місія Artemis на Місяць має на меті встановити базовий табір Artemis на поверхні Місяця та Gateway на місячній орбіті. Це, безумовно, допоможе більш детальному і безпосередньому вивченню атмосфери Місяця⁷.  

*** 

Список використаної літератури:  

1. NASA 2013. Чи є атмосфера на Місяці? Доступно онлайн за адресою https://www.nasa.gov/mission_pages/LADEE/news/lunar-atmosphere.html#:~:text=Just%20as%20the%20discovery%20of,of%20Earth%2C%20Mars%20or%20Venus.  

2. Поттер А.Е. та Морган Т.Х. 1988. Відкриття парів натрію та калію в атмосфері Місяця. SCIENCE 5 серпня 1988 р. Том 241, випуск 4866, стор. 675-680. DOI: https://doi.org/10.1126/science.241.4866.67 

3. Stern SA 1999. Атмосфера Місяця: історія, стан, поточні проблеми та контекст. Огляди геофізики. Перша публікація: 01 листопада 1999 р. Том 37, випуск 4 листопада 1999 р. Сторінки 453-491. DOI: https://doi.org/10.1029/1999RG900005 

4. Needham DH і Kringab DA 2017. Місячний вулканізм створив тимчасову атмосферу навколо стародавнього Місяця. Листи про Землю та планети. Том 478, 15 листопада 2017 р., сторінки 175-178. DOI: https://doi.org/10.1016/j.epsl.2017.09.002  

5. Амбілі К. М. та Чоудхарі Р. К. 2021. Тривимірний розподіл іонів і електронів в місячній іоносфері походить від фотохімічних реакцій. Щомісячні повідомлення Королівського астрономічного товариства, том 510, випуск 3, березень 2022 р., сторінки 3291–3300, DOI: https://doi.org/10.1093/mnras/stab3734  

6. Трипаті КР, та ін 2022. Дослідження характерних особливостей місячної іоносфери з використанням двочастотного радіонаукового експерименту (DFRS) на борту орбітального корабля Chandrayaan-2. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters, том 515, випуск 1, вересень 2022 р., сторінки L61–L66, DOI: https://doi.org/10.1093/mnrasl/slac058  

7. NASA 2022. Місія Артеміда. Доступний на https://www.nasa.gov/specials/artemis/ 

***