Mjesec, naš prirodni satelit, oduvijek je bio predmet radoznalosti, proučavanja i poezije. Ali osim stihova i fotografija sa Zemlje, nauka nastavlja da otkriva njene misterije. Jedan od najposebnijih aspekata je njegova atmosfera, odnosno ono što je tehnički poznato lunarnu egzosferu. Za razliku od Zemlje, Mjesecu nedostaje gusta atmosfera koja može disati, a ono što ima je izuzetno tanak sloj gasova koji se jedva može smatrati takvim. Međutim, ovaj sloj je fascinantan zbog svog porijekla i interakcije sa prostorom. Osim toga, informacije o radoznalosti mjeseca To također pomaže da se bolje razumije njegov kontekst.
U ovom članku ćemo zaroniti u svijet ove egzosfere: kako se formira, od čega je napravljen, koji procesi ga održavaju pa čak i kakve su nam zanimljivosti otkrile svemirske misije. Pogledajmo sve, sa naučnom strogošću, ali i pristupačnim jezikom, tako da svako može da razume šta se zaista dešava oko Meseca.
Ima li Mjesec atmosferu?
Ako pod atmosferom razumijemo gust sloj plinova poput Zemljinog, onda Mjesecu nedostaje atmosfera u tom klasičnom smislu. Međutim, oko njega je vrlo tanak sloj atoma i molekula, toliko lagan i raspršen da se rijetko sudaraju. Ovaj sloj se zove egzosfera i značajno se razlikuje od Zemljine atmosfere, koja je mnogo gušća. Poređenje između njih je zanimljivo, kao što je detaljno opisano u Mjesec kao satelit.
Da nam damo ideju, u jednom kubnom centimetru Zemljine atmosfere ima ih otprilike 100 milijardi milijardi molekula. U lunarnoj atmosferi taj broj pada na otprilike 100 molekula. To jest, toliko je prazan da je praktično prazan prostor, iako tehnički ima gasoviti sastav koji se može detektovati.
To je uglavnom zbog niska lunarna gravitacija. Njegova brzina bijega - minimalna brzina koja čestici treba da pobjegne u svemir - je samo 2.400 m/s (u poređenju sa 11.200 m/s na Zemlji). Sa tako slabom gravitacijom, gasovite čestice lako izlaze u svemir, sprečavajući stvaranje guste i stabilne atmosfere. Dinamika ovog fenomena može se povezati sa informacijama o olujni udari koji takođe utiču na nebeska tela.
Iako se čini da nema ničega, ova vrlo tanka atmosfera ima ukupna masa procijenjena na oko 25.000 kg, otprilike veličine punog kamiona. Osim toga, stalno se mijenja: danju ga toplina Sunca širi prema površini, a noću čestice se hlade i padaju nazad.
Poreklo lunarne egzosfere
O porijeklu ove egzosfere raspravlja se decenijama. Međutim, nedavno istraživanje koje su sproveli naučnici u MIT i Univerzitet u Čikagu, poklapajući se s prethodnim i paralelnim studijama entiteta kao što je NASA, potvrdile su da je glavni krivac fenomen poznat kao udarno isparavanje. Veza između udara i lunarne atmosfere je ključna za razumijevanje njene evolucije.
Šta ovo znači? U osnovi, mjesečeva površina stalno postoji bombardovan mikrometeoritima. Mali su poput zrna prašine, ali kada udare, stvaraju temperature koje sežu između njih 2000 i 6000 ºC. Ove ekstremne temperature Isparili su atome zemlje, koji se oslobađaju i ostaju da lebde oko Meseca neko vreme.
Drugi proces tzv jonsko prskanje ili raspršivanje takođe doprinosi. Ovo se dešava kada naelektrisane čestice sunčevog vetra, uglavnom protoni, sudaraju se s mjesečevom površinom i otkidaju atome, koji tada postaju dio egzosfere. Za razliku od mikrometeorita, solarni vetar ne isparava toliko teškog materijala, pa je njegov doprinos manji. Ovaj fenomen je povezan sa kontekstom misije na Mjesec.
Najnovija istraživanja pokazuju da otprilike 70% lunarne egzosfere dolazi od udara meteoritadok 30% je zbog solarnog vjetra. Oba procesa su se mogla detaljno proučavati zahvaljujući uzorci iz programa Apollo i korištenje izotopa elemenata kao što su kalij i rubidijum.
Šta čini lunarnu atmosferu?
Iako je lunarna atmosfera minijaturna u poređenju sa Zemljinom, Da, u njemu je identifikovano nekoliko gasova i atoma. Zahvaljujući zemaljskim spektrometrima, svemirskim sondama i eksperimentima sa Apollo uzorcima, otkrivene su sljedeće komponente. Sastav ovih gasova može pružiti vrijedne informacije o događaji na nebu.
- Helijum i argon: Oni su najzastupljeniji elementi, otkriveni programom Apollo i drugim misijama.
- Natrijum i kalijum: identifikovani su zahvaljujući naknadnim posmatranjima sa zemlje.
- Kiseonik, dušik, metan, ugljični monoksid i ugljični dioksid: prisutan u tragovima, vjerovatno kao rezultat udara.
- Radioaktivni izotopi radona i polonijuma: otkrila sonda Lunar Prospector, mogla bi doći iz unutrašnjosti Mjeseca.
- Molekuli vode u obliku leda: Vjeruje se da postoje u nekim trajno zasjenjenim polarnim kraterima.
Prisustvo ovih jedinjenja ukazuje da je Mesec nije potpuno hemijski mrtav. U stvari, poznato je da čak neke molekule vode mogli preživjeti na njegovoj površini ako se nalaze u hladnim područjima zaštićenim od Sunca. Istraživanje ovih molekula vode ima implikacije za razumijevanje različiti meseci Sunčevog sistema.
Uticaj svemirskih misija
Misije Apolla su imale fundamentalnu ulogu u našem razumijevanju lunarne atmosfere. Ne samo zato što su donijeli uzorke lunarnog tla, već i zato sami instrumenti i astronauti izmijenili su obližnju atmosferu ispuštanjem gasova prilikom izdisaja ili prilikom izlaza iz vozila (EVA). Procjenjuje se da Lunarni moduli su mogli lokalno kontaminirati lunarnu atmosferu sa gasovima koji su ekvivalentni njegovoj ukupnoj masi, iako će većina njih već nestati.
Osim toga, novije misije kao npr LADEE (Istraživač lunarne atmosfere i prašine) nastavio proučavanje ove egzosfere. Pokrenuta 2013. godine, ova sonda je prikupila vrijedne informacije kako bi potvrdila važnost utjecaja i prskanja kao ključnih procesa. Takođe je omogućio da se posmatraju promene u gustini tokom pojava kao što su mrkve y kiše meteora, potvrđujući aktivnu dinamiku lunarne atmosfere. Ova dinamika je neophodna za razumevanje fenomena kao što su Orionidska meteorska kiša.
Čak je i posljednjih godina NASA pokrenula misije poput Minotaura 5, čija je svrha proučavanje mjesečeve prašine i plinova u blizini pomoću optičkih laserskih sistema. Sve to sa ciljem da se nastavi crtanje jasnije slike lunarnog okruženja, nešto od suštinskog značaja ako ikada želimo da tamo uspostavimo stalne baze. Planiranje ovih baza vezano je za istraživanje na kolonizacija Marsa.
Zašto je važno razumjeti lunarnu atmosferu?
Proučavanje ovog slabog gasovitog sloja može izgledati irelevantno, ali nije. Prvo, zato što nam pomaže da razumemo dinamička i geološka istorija Mjeseca. Poznavanje načina na koji su mikrometeoriti i solarni vjetar oblikovali njegovu površinu daje nam tragove o evoluciji drugih tijela bez atmosfere, kao što su asteroidi i Marsovi mjeseci. Ova analiza je takođe fundamentalna za razumevanje pojava kao što su porijeklo mjeseca.
Drugo, ključno je za buduće ljudske misije. Uspostavljanje baze na Mesecu će zahtevati razumevanje tačno koji se elementi nalaze u njegovom okruženju, kako reaguju tokom vremena i kako bi mogli da ometaju instrumente. Također, naravno, može pomoći u zaštiti astronauta od solarno i kosmičko zračenje u nedostatku zaštitne atmosfere.
Ovo istraživanje doprinosi širem saznanju o procesi svemirskog trošenja u unutrašnjem Sunčevom sistemu. Ono što se nauči na Mjesecu može se primijeniti na istraživanje drugih destinacija kao npr Marsov mjesec Fobosili čak asteroidi blizu Zemlje.
Mjesečeva egzosfera, iako izuzetno tanka, predstavlja prirodnu laboratoriju za proučavanje fundamentalnih kosmoloških procesa. Daleko od onoga što se mislilo u prošlosti, Mjesec nije samo mrtva stijena. To je tijelo koje nastavlja interakciju sa svojim prostornim okruženjem i još uvijek ima mnogo čemu da nas nauči ako nastavimo obraćati pažnju.
