Mēness, mūsu dabiskais pavadonis, vienmēr ir bijis zinātkāres, pētījumu un dzejas objekts. Bet ārpus pantiem un fotogrāfijām no Zemes zinātne turpina atšķetināt savus noslēpumus. Viens no visīpašākajiem aspektiem ir tā atmosfēra vai, pareizāk sakot, tas, kas tehniski ir pazīstams kā Mēness eksosfēra. Atšķirībā no Zemes, Mēnesim trūkst biezas, elpojošas atmosfēras, un tam piemīt ārkārtīgi plāns gāzu slānis, ko tik tikko var uzskatīt par tādu. Tomēr šis slānis ir aizraujošs savas izcelsmes un mijiedarbības ar telpu dēļ. Papildus informācija par mēness kuriozi Tas arī palīdz labāk izprast tā kontekstu.
Šajā rakstā mēs ienirt šīs eksosfēras pasaulē: kā tas veidojas, no kā veidots, kādi procesi to uztur un pat to, kādus kuriozus mums ir atklājušas kosmosa misijas. Apskatīsim visu ar zinātnisku stingrību, bet arī pieejamā valodā, lai ikviens varētu saprast, kas patiesībā notiek ap Mēnesi.
Vai Mēnesim ir atmosfēra?
Ja ar atmosfēru saprotam tādu blīvu gāzu slāni, kāds ir Zemei, tad Mēnesim trūkst atmosfēras tādā klasiskā izpratnē. Tomēr ap to ir ļoti plāns atomu un molekulu slānis, tik viegls un izkliedēts, ka tie reti saduras viens ar otru. Šo slāni sauc eksosfēra un ievērojami atšķiras no Zemes atmosfēras, kas ir daudz blīvāka. Abu salīdzinājums ir interesants, kā aprakstīts rakstā Mēness kā satelīts.
Lai sniegtu mums priekšstatu, vienā kubikcentimetrā Zemes atmosfēras ir aptuveni 100 miljardi miljardu molekulu. Mēness atmosfērā šis skaitlis samazinās līdz aptuveni 100 molekulas. Tas ir, tas ir tik tukšs, ka tā ir praktiski tukša vieta, lai gan tehniski tai ir nosakāms gāzveida sastāvs.
Tas lielā mērā ir saistīts ar zema Mēness gravitācija. Tās bēgšanas ātrums — minimālais ātrums, kas daļiņai nepieciešams, lai izkļūtu kosmosā — ir tikai 2.400 m/s (salīdzinājumā ar 11.200 XNUMX m/s uz Zemes). Ar tik vāju gravitāciju, gāzveida daļiņas viegli izplūst kosmosā, novēršot blīvas un stabilas atmosfēras veidošanos. Šīs parādības dinamiku var saistīt ar informāciju par vētras uzplūdi kas ietekmē arī debess ķermeņus.
Lai gan šķiet, ka nekā nav, šī ļoti vājā atmosfēra ir kopējā masa tiek lēsta aptuveni 25.000 XNUMX kg, apmēram pilnas kravas automašīnas lielumā. Turklāt tas pastāvīgi mainās: dienas laikā Saules siltums to paplašina virsmas virzienā, bet naktī daļiņas atdziest un nokrīt atpakaļ.
Mēness eksosfēras izcelsme
Šīs eksosfēras izcelsme ir apspriesta gadu desmitiem. Tomēr jaunākie pētījumi, ko veica zinātnieki MIT un Čikāgas universitāti, kas sakrīt ar iepriekšējiem un paralēliem pētījumiem, ko veica tādas struktūras kā NASA, ir apstiprinājuši, ka galvenais vaininieks ir parādība, kas pazīstama kā trieciena iztvaikošana. Saikne starp triecieniem un Mēness atmosfēru ir ļoti svarīga, lai izprastu tās attīstību.
Ko tas nozīmē? Būtībā Mēness virsma pastāvīgi atrodas bombardēja mikrometeorīti. Tie ir tik mazi kā putekļu graudi, bet, kad tie iedarbojas, tie rada temperatūru, kas sasniedz starp 2000 un 6000 ºC. Šīs ekstremālās temperatūras Viņi iztvaikoja zemes atomus, kas tiek atbrīvoti un paliek peldoši kādu laiku ap Mēnesi.
Otrs process sauc jonu izsmidzināšana vai izsmidzināšana arī veicina. Tas notiek, kad Saules vēja uzlādētas daļiņas, galvenokārt protoni, saduras ar Mēness virsmu un norauj atomus, kas pēc tam kļūst par daļu no eksosfēras. Atšķirībā no mikrometeorītiem, saules vējš neiztvaiko tik daudz smago materiālu, tāpēc tā ieguldījums ir mazāks. Šī parādība ir saistīta ar kontekstu misijas uz Mēnesi.
Jaunākie pētījumi liecina, ka aptuveni 70% no Mēness eksosfēras nāk no meteorītu triecieniemKamēr 30% ir saistīts ar saules vēju. Abus procesus ir izdevies izpētīt ļoti detalizēti, pateicoties paraugi no Apollo programmas un tādu elementu izotopu kā kālija un rubīdija izmantošana.
Kas veido Mēness atmosfēru?
Lai gan Mēness atmosfēra ir niecīga salīdzinājumā ar Zemes, Jā, tajā ir identificētas vairākas gāzes un atomi. Pateicoties uz zemes izvietotiem spektrometriem, kosmosa zondēm un eksperimentiem ar Apollo paraugiem, ir konstatētas šādas sastāvdaļas. Šo gāzu sastāvs var sniegt vērtīgu informāciju par notikumi debesīs.
- Hēlijs un argons: Tie ir visizplatītākie elementi, ko atklāj Apollo programma un citas misijas.
- Nātrijs un kālijs: tika identificēti, pateicoties turpmākajiem uz zemes veiktajiem novērojumiem.
- Skābeklis, slāpeklis, metāns, oglekļa monoksīds un oglekļa dioksīds: pēdās, iespējams, triecienu rezultātā.
- Radona un polonija radioaktīvie izotopi: ko atklāja zonde Lunar Prospector, varētu nākt no Mēness iekšpuses.
- Ūdens molekulas ledus formā: Tiek uzskatīts, ka tie pastāv dažos pastāvīgi aizēnotos polāros krāteros.
Šo savienojumu klātbūtne liecina, ka Mēness nav pilnībā ķīmiski miris. Patiesībā ir zināms, ka pat dažas ūdens molekulas varētu izdzīvot uz tās virsmas, ja tie atrodas aukstās vietās, kas ir aizsargātas no saules. Šo ūdens molekulu pētījumi ietekmē izpratni dažādi Saules sistēmas pavadoņi.
Kosmosa misiju ietekme
Apollo misijām bija būtiska loma mūsu izpratnē par Mēness atmosfēru. Ne tikai tāpēc, ka viņi atveda Mēness augsnes paraugus, bet arī tāpēc instrumenti un astronauti paši mainīja tuvējo atmosfēru izelpojot vai ekstravehikulāro izeju (EVA) laikā, atbrīvojot gāzes. Tiek lēsts, ka Mēness moduļi varēja lokāli piesārņot Mēness atmosfēru ar gāzēm, kas līdzvērtīgas tās kopējai masai, lai gan lielākā daļa no tām jau būs pazudušas.
Turklāt jaunākās misijas, piemēram, LADEE (Mēness atmosfēras un putekļu vides pētnieks) turpināja šīs eksosfēras izpēti. Šī zonde tika uzsākta 2013. gadā, un tā apkopoja vērtīgu informāciju, lai apstiprinātu ietekmes un izsmidzināšanas kā galveno procesu nozīmi. Tas arī ļāva novērot blīvuma izmaiņas tādu parādību laikā kā aptumsumi y meteoru lietus, kas apstiprina Mēness atmosfēras aktīvo dinamiku. Šī dinamika ir būtiska, lai izprastu tādas parādības kā Orionīdu meteoru lietus.
Pat pēdējos gados NASA ir uzsākusi tādas misijas kā Minotaur 5, kuru mērķis ir pētīt Mēness putekļus un tuvumā esošās gāzes, izmantojot optiskās lāzeru sistēmas. Tas viss ar mērķi turpināt zīmējot skaidrāku priekšstatu par Mēness vidi, kaut kas būtisks, ja kādreiz vēlamies tur izveidot pastāvīgas bāzes. Šo bāzu plānošana ir saistīta ar pētījumiem par Marsa kolonizācija.
Kāpēc ir svarīgi izprast Mēness atmosfēru?
Šī vājā gāzveida slāņa izpēte var šķist nebūtiska, bet tā nav. Pirmkārt, tāpēc, ka tas palīdz mums saprast Mēness dinamiskā un ģeoloģiskā vēsture. Zinot, kā mikrometeorīti un saules vējš ir veidojuši tās virsmu, mēs varam iegūt norādes par citu ķermeņu bez atmosfēras evolūciju, piemēram, asteroīdiem un Marsa pavadoņiem. Šī analīze ir arī būtiska, lai izprastu tādas parādības kā mēness izcelsme.
Otrkārt, tas ir galvenais nākotnes cilvēku misijas. Lai izveidotu bāzi uz Mēness, būs precīzi jāsaprot, kādi elementi atrodas tā vidē, kā tie laika gaitā reaģē un kā tie var traucēt instrumentu darbību. Tas, protams, var arī palīdzēt aizsargāt astronautus no saules un kosmiskais starojums ja nav aizsargājošas atmosfēras.
Šis pētījums veicina plašākas zināšanas par kosmosa laikapstākļu procesi iekšējā Saules sistēmā. Uz Mēness apgūto var izmantot citu galamērķu izpētē, piemēram, Marsa pavadonis Fobs, vai pat zemei tuviem asteroīdiem.
Lai gan Mēness eksosfēra ir ārkārtīgi vāja, tā ir dabiska laboratorija fundamentālu kosmoloģisko procesu izpētei. Tālu no tā, ko domāja pagātnē, Mēness nav tikai miris akmens. Tas ir ķermenis, kas turpina mijiedarboties ar savu telpisko vidi, un tam joprojām ir daudz, kas mums jāmāca, ja mēs turpināsim pievērst uzmanību.
