Ученые из Венского технологического университета (TU Wien) сделали важный шаг в понимании формирования экзосферы Луны — разреженной газовой оболочки, окружающей спутник. До этого времени полагалось, что основной причиной её возникновения является воздействие солнечного ветра, однако свежие исследования свидетельствуют о том, что его роль была значительно завышена.
Ученые не исключают полностью влияние солнечного ветра на экзосферу, однако считают, что предыдущие компьютерные модели не отражали шероховатость и пористость настоящего лунного реголита. В результате этого оценки роли данного процесса оказались завышенными.
Профессор Фридрих Аумайр из Института прикладной физики ВТУ Вена отметил, что, в отличие от Земли, Луна не обладает плотной атмосферой, однако её окружают экзосфера – очень тонкий слой, состоящий из отдельных атомов и молекул. Разгадка её возникновения остаётся одним из ключевых вопросов лунной науки.
Изначально считалось, что экзосфера возникает либо из-за выброса частиц при столкновениях с микрометеоритами, либо вследствие воздействия солнечного ветра на лунную поверхность. Однако до настоящего времени отсутствовали убедительные экспериментальные данные, подтверждающие влияние солнечного ветра.
Чтобы лучше понять эти процессы, специалисты из TU Wien осуществили точные эксперименты с образцами лунного грунта, полученными в ходе миссии NASA «Аполлон-16» в 1970-х годах. По словам Йоханнеса Брётцнера, ведущего автора работы, применение кварцевого микровесового датчика позволило с высокой точностью определить уменьшение массы образцов под действием ионов. Кроме того, были выполнены масштабные трехмерные моделирования, в которых учитывались фактическая структура и пористость реголита.
Сопоставление текущих результатов с предыдущими оценками выявило, что фактический вклад выбивания частиц солнечным ветром в формирование экзосферы оказался значительно меньше прогнозируемого. Причиной этого, согласно анализу данных, является пористая и рыхлая структура поверхности Луны, которая существенно ослабляет воздействие солнечного ветра. Ионы, попадая на поверхность, теряют энергию при столкновениях с микроскопическими неровностями, а не выбивают атомы.
Аумайр отметил, что данное исследование не только предоставило первые экспериментальные доказательства воздействия солнечного ветра, но и внесло вклад в решение еще одной лунной проблемы. Согласно недавнему анализу изотопов в образцах, доставленных миссиями «Аполлон», основным источником экзосферы на протяжении геологического времени являются микрометеоритные удары, а не солнечный ветер. Полученные данные независимо подтверждают этот вывод.
Полученные данные могут оказаться ценными для будущих космических миссий, включая программу NASA «Артемида», направленную на создание постоянной лунной базы. Изучение природных процессов, происходящих на поверхности Луны, позволит более эффективно использовать ее ресурсы. Также результаты исследования будут полезны для анализа информации, полученной в ходе миссии BepiColombo (совместный проект ESA и JAXA), которая в перспективе проведет первые непосредственные измерения экзосферы Меркурия.
Исследование опубликовано в журнале .