Η ατμόσφαιρα της Σελήνης: Η ιονόσφαιρα έχει υψηλή πυκνότητα πλάσματος  

Ένα από τα πιο όμορφα πράγματα για τη μητέρα Γη είναι η παρουσία ενός ατμόσφαιρα. Η ζωή στη Γη δεν θα ήταν δυνατή χωρίς το ζωηρό φύλλο αέρα που αγκαλιάζει πλήρως τη Γη από παντού. Στην πρώιμη φάση της εξέλιξης της ατμόσφαιρας στους γεωλογικούς χρόνους, οι χημικές αντιδράσεις εντός του φλοιού της Γης ήταν η κρίσιμη πηγή αερίων. Ωστόσο, με την εξέλιξη της ζωής, οι βιοχημικές διεργασίες που σχετίζονται με τη ζωή ανέλαβαν και διατηρούν την τρέχουσα αέρια ισορροπία. Χάρη στη ροή λιωμένων μετάλλων στο εσωτερικό της Γης που δημιουργούν το μαγνητικό πεδίο της Γης που είναι υπεύθυνο για την εκτροπή των περισσότερων από τους ιονίζοντες ηλιακούς ανέμους (συνεχές ρεύμα ηλεκτρικά φορτισμένων σωματιδίων δηλαδή πλάσμα που προέρχεται από την ηλιακή ατμόσφαιρα) μακριά από τη Γη. Το ανώτερο στρώμα της ατμόσφαιρας απορροφά την υπόλοιπη ιονίζουσα ακτινοβολία, με τη σειρά του να ιονίζεται (επομένως ονομάζεται ιονόσφαιρα).  

Η Σελήνη, ο φυσικός δορυφόρος της Γης, έχει ατμόσφαιρα;  

Η Σελήνη δεν έχει ατμόσφαιρα όπως την βιώνουμε στη Γη. Το βαρυτικό του πεδίο είναι ασθενέστερο από αυτό της Γης. Ενώ η ταχύτητα διαφυγής στην επιφάνεια της Γης είναι περίπου 11.2 km/sec (η αντίσταση του αέρα δεν λαμβάνεται υπόψη), στην επιφάνεια της Σελήνης είναι μόνο 2.4 km/sec, που είναι πολύ μικρότερη από τη μέση μέση τετραγωνική ταχύτητα (RMS) των μορίων υδρογόνου στη Σελήνη. Ως αποτέλεσμα, τα περισσότερα από τα μόρια του υδρογόνου διαφεύγουν σε χώρος και η Σελήνη δεν είναι σε θέση να συγκρατήσει κανένα σημαντικό φύλλο αερίων γύρω της. Ωστόσο, αυτό δεν σημαίνει ότι η Σελήνη δεν έχει καθόλου ατμόσφαιρα. Η Σελήνη έχει ατμόσφαιρα, αλλά είναι τόσο λεπτή που στην επιφάνεια της Σελήνης επικρατεί μια κατάσταση σχεδόν κενού. Η ατμόσφαιρα της Σελήνης είναι εξαιρετικά λεπτή: περίπου 10 τρισεκατομμύρια φορές πιο λεπτή από την ατμόσφαιρα της Γης. Η πυκνότητα της ατμόσφαιρας της Σελήνης είναι ισοδύναμη με την πυκνότητα των εξωτερικών παρυφών της ατμόσφαιρας της Γης¹. Σε αυτό το πλαίσιο πολλοί υποστηρίζουν ότι η Σελήνη δεν έχει ατμόσφαιρα.  

Η σεληνιακός η ατμόσφαιρα είναι σημαντική για το μέλλον της ανθρωπότητας. Ως εκ τούτου, υπήρξε μια σειρά μελετών τα τελευταία 75 χρόνια.  

NASAΗ αποστολή του Appolo συνέβαλε σημαντικά όταν την εντόπισε για πρώτη φορά σεληνιακός ατμόσφαιρα⁴. Σεληνιακός Το πείραμα ατμοσφαιρικής σύνθεσης (LACE) του Apollo 17 βρήκε μικρές ποσότητες από έναν αριθμό ατόμων και μορίων (συμπεριλαμβανομένου ηλίου, αργού και πιθανώς νέον, αμμωνία, μεθάνιο και διοξείδιο του άνθρακα) στην επιφάνεια της Σελήνης¹. Στη συνέχεια, οι επίγειες μετρήσεις ανακάλυψαν ατμούς νατρίου και καλίου στην ατμόσφαιρα της Σελήνης χρησιμοποιώντας φασματοσκοπία γραμμής εκπομπής². Υπήρχαν επίσης αναφορές για την εύρεση μεταλλικών ιόντων που προέρχονται από τη Σελήνη διαπλανητικός χώρος και Η₂O πάγος στην πολική περιοχή της Σελήνης³.  

Για τα τελευταία 3 Ga (1 Ga ή giga-έτος = 1 δισεκατομμύριο χρόνια ή 10⁹ χρόνια), η ατμόσφαιρα της Σελήνης είναι σταθερή με χαμηλής πυκνότητας επιφανειακή οριακή εξώσφαιρα (SBE). Πριν από αυτό, η Σελήνη είχε μια πιο εμφανή, αν και παροδική ατμόσφαιρα λόγω της σημαντικής ηφαιστειακής δραστηριότητας στη Σελήνη⁴.

Πρόσφατες δημοσιευμένες μελέτες που χρησιμοποιούν μετρήσεις από σεληνιακό του ISRO Orbiter αποκαλύπτουν ότι η ιονόσφαιρα της Σελήνης μπορεί να έχει πολύ υψηλή πυκνότητα ηλεκτρονίων. ο σεληνιακός Η επιφανειακή πυκνότητα ηλεκτρονίων θα μπορούσε να είναι τόσο υψηλή όσο 1.2 × 10⁵ ανά κυβικό εκατοστό, αλλά ο ηλιακός άνεμος δρα ως ισχυρός παράγοντας απομάκρυνσης σαρώνοντας όλο το πλάσμα στο διαπλανητικός medium⁵. Ωστόσο, το ενδιαφέρον εύρημα ήταν η παρατήρηση της υψηλής περιεκτικότητας ηλεκτρονίων στην περιοχή αφύπνισης (περιοχή οπισθοδρομικών διαταραχών στον ηλιακό άνεμο προς την αντί-ηλιοφάνεια). Ήταν μεγαλύτερο από ό,τι στην κατεύθυνση της ημέρας, δεδομένου του γεγονότος ότι ούτε η ηλιακή ακτινοβολία ούτε ο ηλιακός άνεμος αλληλεπιδρούν άμεσα με τα διαθέσιμα ουδέτερα σωματίδια σε αυτήν την περιοχή⁶. Η μελέτη δείχνει ότι τα κυρίαρχα ιόντα στην περιοχή αφύπνισης είναι το Ar^+, και Νε⁺ τα οποία έχουν συγκριτικά μεγαλύτερη διάρκεια ζωής από τα μοριακά ιόντα (CO₂^+, και Η₂O⁺ ) που κυριαρχούν σε άλλες περιοχές. Λόγω της υψηλότερης διάρκειας ζωής τους, οι Ar⁺ και Νε⁺ Τα ιόντα επιβιώνουν στην περιοχή εγρήγορσης ενώ τα μοριακά ιόντα ανασυνδυάζονται και εξαφανίζονται. Η υψηλή πυκνότητα ηλεκτρονίων βρέθηκε επίσης κοντά σεληνιακός πολικές περιοχές κατά τις ηλιακές μεταβατικές περιόδους^5,6. 

Η NASA Η προγραμματισμένη αποστολή Artemis to the Moon στοχεύει να εγκαταστήσει το στρατόπεδο βάσης Artemis στο σεληνιακός επιφάνεια και η πύλη μέσα σεληνιακός τροχιά. Αυτό σίγουρα θα βοηθήσει στην πιο λεπτομερή και άμεση μελέτη του σεληνιακός ατμόσφαιρα⁷.  

*** 

αναφορές:  

1. NASA 2013. Υπάρχει ατμόσφαιρα στη Σελήνη; Διαθέσιμο online στο https://www.nasa.gov/mission_pages/LADEE/news/lunar-atmosphere.html#:~:text=Just%20as%20the%20discovery%20of,of%20Earth%2C%20Mars%20or%20Venus.  

2. Potter AE and Morgan TH 1988. Discovery of Sodium and Potassium Vapor in the Atmosphere of the Moon. SCIENCE 5 Aug 1988 Vol 241, Issue 4866 σελ. 675-680. DOI: https://doi.org/10.1126/science.241.4866.67 

3. Stern SA 1999. Η σεληνιακή ατμόσφαιρα: Ιστορία, κατάσταση, τρέχοντα προβλήματα και πλαίσιο. Κριτικές Γεωφυσικής. Πρώτη δημοσίευση: 01 Νοεμβρίου 1999. Τόμος 37, Τεύχος 4 Νοεμβρίου 1999. Σελίδες 453-491. DOI: https://doi.org/10.1029/1999RG900005 

4. Needham DH and Kringab DA 2017. Ο σεληνιακός ηφαιστειασμός παρήγαγε μια παροδική ατμόσφαιρα γύρω από την αρχαία Σελήνη. Γράμματα Γης και Πλανητικής Επιστήμης. Τόμος 478, 15 Νοεμβρίου 2017, Σελίδες 175-178. DOI: https://doi.org/10.1016/j.epsl.2017.09.002  

5. Ambili KM and Choudhary RK 2021. Η τρισδιάστατη κατανομή ιόντων και ηλεκτρονίων στη σεληνιακή ιονόσφαιρα προήλθε από τις φωτοχημικές αντιδράσεις. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Τόμος 510, Τεύχος 3, Μάρτιος 2022, Σελίδες 3291–3300, DOI: https://doi.org/10.1093/mnras/stab3734  

6. Tripathi KR, et αϊ 2022. Μελέτη για τα χαρακτηριστικά γνωρίσματα της σεληνιακής ιονόσφαιρας με χρήση διπλής συχνότητας ραδιόφωνο επιστημονικό πείραμα (DFRS) στο τροχιακό Chandrayaan-2. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters, Volume 515, Issue 1, September 2022, Pages L61–L66, DOI: https://doi.org/10.1093/mnrasl/slac058  

7. NASA 2022. Αποστολή Άρτεμις. Διαθέσιμο στο https://www.nasa.gov/specials/artemis/ 

***