Скрытая защита Луны спасает от эрозии солнечного ветра

Фото из открытых источников

Тонкая атмосфера Луны, называемая экзосферой, долгое время оставалась загадкой для науки. Предполагалось, что образование этой тонкой газовой оболочки обусловлено двумя основными процессами: падением на поверхность крошечных метеороидов и бомбардировкой лунного грунта частицами солнечного ветра. Однако новые исследования с использованием образцов лунного грунта, полученных миссией «Аполлон», показывают, что особенности поверхности Луны обеспечивают удивительную защиту от эрозии, вызванной солнечным ветром.

Исследователи из Венского технического университета и Бернского университета провели первые прямые измерения процесса выбрасывания атомов и молекул солнечным ветром при соприкосновении с лунным грунтом. Этот процесс известен как распыление. В отличие от предыдущих исследований, в которых использовались земные минеральные заменители, группа использовала лунную пыль, полученную с миссии «Аполлон-16», и бомбардировала её ионами водорода и гелия со скоростью солнечного ветра.

Результаты оказались поразительными. Выход частиц солнечного ветра оказался на порядок ниже, чем предполагалось ранее в моделях экзосферы. Столь значительное снижение обусловлено двумя ключевыми факторами, которые недооценивались предыдущими моделями: шероховатостью поверхности и пористым, рыхлым характером лунного грунта.

Поверхность Луны не гладкая, как бильярдный шар, а невероятно шероховатая и пористая на микроскопическом уровне. Эта текстура действует как естественный щит против бомбардировки солнечным ветром. Когда ионы сталкиваются с изрезанным кратерами ландшафтом, многие из них задерживаются в крошечных карманах или падают на поверхность под углами, что снижает их эрозионную силу.

Высокая пористость лунного реголита дополнительно снижает выход распыляемого материала, при этом совокупное воздействие шероховатости и пористости делает скорость эрозии практически независимой от зенитного угла Солнца. Это означает, что защитный эффект действует на большей части поверхности Луны, независимо от широты.

Исследовательская группа создала трёхмерные компьютерные модели структуры лунной поверхности, включая пространство между частицами пыли. Эти модели показали, что естественная «пушистость» Луны значительно снижает количество атомов, выбиваемых солнечным ветром.

Эти результаты меняют наше понимание того, как Луна теряет вещество в космосе. Исследование приводит реалистичные оценки выхода распыляемого вещества, которые в десять раз меньше предыдущих! Это говорит о том, что основным источником экзосферы Луны, вероятно, являются удары микрометеоритов, а не распыляемое солнечное ветром вещество. Крошечные космические комки, постоянно падающие на лунную поверхность, возможно, играют основную роль в формировании тонкой атмосферной оболочки Луны.

Понимание того, как солнечный ветер взаимодействует с безвоздушными поверхностями планет, критически важно для предстоящих миссий, включая программу НАСА «Артемида» и миссию Европейского космического агентства «BepiColombo» к Меркурию. Что касается атмосферы Луны, исследование помогает объяснить, почему предыдущие космические наблюдения не соответствовали теоретическим предсказаниям. Поверхность Луны всегда сама себя защищала, нам просто нужны были подходящие инструменты и реальные лунные образцы, чтобы понять, как это происходит.