Новое исследование пролило свет на формирование экзосферы Луны

Новости МирТесен

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.

Несмотря на то, что ученые продолжают рассматривать возможность влияния солнечной активности в создании экзосферы, они установили, что предыдущие расчетные модели не принимали во внимание фактуру и структуру настоящего лунного грунта. Это приводило к необоснованно высоким оценкам роли данного процесса.

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 внешняя оболочка Луны возникает либо из-за выброса вещества при столкновениях с мелкими космическими телами, либо вследствие воздействия солнечной радиации на ее поверхность. Тем не менее, достоверных экспериментальных свидетельств влияния солнечного ветра до настоящего времени отсутствовали.

Чтобы лучше разобраться в этих процессах, исследователи TU Wien провели точные эксперименты с образцами лунного грунта, полученными во время миссии NASA «Аполлон-16» более пятидесяти лет назад. Йоханнес Брётцнер, главный автор научной работы, указал на то, что применение кварцевого микровесоизмерителя позволило очень точно зафиксировать уменьшение массы вещества под воздействием ионов. Одновременно с этим были выполнены масштабные трехмерные симуляции, учитывающие реальную структуру и пористость грунта.

Сопоставление полученных результатов с предыдущими оценками продемонстрировало, что фактический вклад выбивания частиц потоком заряженных элементарных частиц в создание экзосферы значительно меньше прогнозируемого. Проведенный анализ указал на объяснение: пористая и непрочная структура лунного грунта существенно ослабляет воздействие солнечного ветра; входящие частицы теряют свою энергию, сталкиваясь с мельчайшими неровностями вместо того чтобы вырывать атомы из поверхности.

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 сведения могут оказаться ценными для будущих космических экспедиций, например, в рамках программы NASA «Артемида», направленной на создание постоянной лунной базы. Понимание естественных процессов, происходящих на поверхности спутника Земли, позволит более эффективно использовать имеющиеся там ресурсы. Кроме того, результаты исследования будут полезны при анализе данных миссии BepiColombo (совместный проект Европейского и Японского космических агентств), которая в ближайшие годы проведет первые непосредственные измерения экзосферы Меркурия.

Исследование опубликовано в журнале .