Ученые нашли объяснение однобокому облаку, которое следует за Луной в космосе

Странное, асимметричное пылевое облако окутывает Луну, всегда наклонённую в ту сторону, которая обращена к Солнцу. Новое исследование, возможно, наконец-то объяснит, как это асимметричное облако приобрело свою форму.

Большая часть поверхности Луны покрыта слоем серой пыли и рыхлых пород. Этот слой, называемый реголитом, образуется в результате постоянной бомбардировки лунной поверхности микрометеороидами — мельчайшими космическими обломками, образующимися при столкновениях астероидов и комет. Без защитной атмосферы, которая, в случае Земли, приводит к сгоранию микрометеороидов в виде «падающих звёзд», Луна ежедневно подвергается воздействию нескольких тонн микрометеороидов. Эти удары, в свою очередь, превращают реголит в пыль.

Микрометеороиды также поднимают лунную пыль. В 2015 году исследователи обнаружили, что эта поднимающаяся пыль образует массивное облако, простирающееся на несколько сотен миль над поверхностью Луны. Облако не очень плотное и не видно невооруженным глазом, сообщил в электронном письме Live Science Себастьен Веркерке , научный сотрудник Национального центра космических исследований (Национальное космическое агентство Франции) в Париже и первый автор нового исследования.

«Максимальная измеренная плотность составила всего 0,004 частицы на кубический метр (что эквивалентно 4 пылинкам в зернохранилище)», — сказал он. Однако облако необычно своей асимметрией: на дневной стороне Луны (стороне, обращённой к Солнцу в любой момент времени) пыли больше, чем на ночной. Более того, облако «наиболее плотное вблизи поверхности, вблизи терминатора рассвета», — добавил Веркерке, имея в виду чёткую границу, разделяющую солнечный свет и тьму на поверхности Луны.

Первооткрыватели облака приписали эту асимметричность определённым группам метеороидов, траектории которых заставляют их чаще падать на дневную поверхность. Но Веркерке бросилось в глаза очевидное различие между дневной и ночной сторонами Луны — температура.

В то время как днём поверхность Луны часто раскаляется, и температура значительно превышает среднюю температуру в самом жарком месте на Земле, лунная ночь в четыре раза холоднее средней температуры Антарктиды. Этот колоссальный перепад температур, достигающий 285 градусов по Цельсию, заставил Веркерке и его соавторов задуматься, не является ли он причиной асимметричного вида облака.

Чтобы проверить эту гипотезу, Веркерке и его коллеги (исследователи из университетов США и Европы) обратились к компьютерным моделям. Команда смоделировала столкновение крошечных метеороидов — каждый толщиной с человеческий волос — с лунной пылью при двух температурах: 112 градусов Цельсия и -183 градуса Цельсия, что соответствует средней дневной и предрассветной температуре Луны соответственно.

«Затем выброшенные пылинки отслеживаются индивидуально, чтобы контролировать их распределение в космосе», — сказал Веркерке. Исследователи также повторили моделирование, варьируя плотность упаковки.

Они обнаружили, что метеороиды, падающие на более «пушистые» поверхности, выбрасывают меньше пыли, поскольку пушистость поверхности смягчает удары. Напротив, метеороиды, падающие на более плотные поверхности, оставляют больше низкоскоростных пылевых частиц. Исследователи полагают, что это различие означает, что пылевые облака могут служить показателем плотности лунной поверхности.

Более того, дневные метеороиды поднимают на 6–8% больше пыли, чем ночные. При этом большая доля этих пылевых частиц при высоких температурах (по сравнению с теми, которые образуются при более низких температурах) обладает достаточной энергией, чтобы достичь высоты орбитальных спутников, способных их обнаружить. Как большее количество поднятой пыли, так и большая доля пыли, достигающей спутников, могут объяснить избыток пыли в дневное время, пояснили исследователи в исследовании, опубликованном в журнале Journal of Geophysical Research: Planets.

Группа планирует распространить свой анализ на другие тела Солнечной системы, подвергшиеся воздействию небольших метеороидов. Веркерке отметил, что особенно интересным случаем является Меркурий, температура которого значительно выше, чем у Луны днём, и, следовательно, разница температур между днём и ночью больше. Это, в свою очередь, должно привести к ещё более асимметричному пылевому облаку.

Веркерке добавил, что исследователи надеются виртуально повторить это предполагаемое наблюдение, которое также будет изучать миссия BepiColombo к Меркурию.