_ Oamenii de știință identifică originile lunii Atmosferă slabă

În timp ce luna nu are aer respirabil, ea găzduiește o atmosferă abia acolo. Începând cu anii 1980, astronomii au observat un strat foarte subțire de atomi care sară peste suprafața Lunii. Această atmosferă delicată – cunoscută din punct de vedere tehnic ca „exosferă” – este probabil un produs al unui fel de intemperii spațiale. Dar exact care ar putea fi acele procese a fost dificil de stabilit cu certitudine.

Acum, oamenii de știință de la MIT și de la Universitatea din Chicago spun că au identificat principalul proces care a format atmosfera lunii și continuă să susțină. asta azi. Într-un studiu care apare în Science Advances, echipa raportează că atmosfera lunară este în primul rând un produs al „vaporizării prin impact”.

În studiul lor, cercetătorii au analizat mostre de sol lunar colectate de astronauți în timpul misiunilor Apollo ale NASA. .

Analiza lor sugerează că, de-a lungul istoriei de 4,5 miliarde de ani a Lunii, suprafața sa a fost bombardată în mod continuu, mai întâi de meteoriți masivi, apoi, mai recent, de „micrometeoroizi” mai mici, de dimensiunile prafului.

Aceste impacturi constante au declanșat solul lunar, vaporizând anumiți atomi la contact și ridicând particulele în aer. Unii atomi sunt ejectați în spațiu, în timp ce alții rămân suspendați deasupra Lunii, formând o atmosferă slabă care este reumpletă în mod constant pe măsură ce meteoriții continuă să arunce suprafața.

Cercetătorii au descoperit că vaporizarea prin impact este principalul proces prin care luna și-a generat și susținut atmosfera extrem de subțire de-a lungul miliardelor de ani.

„Dăm un răspuns definitiv că vaporizarea impactului meteoriților este procesul dominant care creează atmosfera lunară”, spune autorul principal al studiului, Nicole. Nie, profesor asistent la Departamentul de Științe Pământului, Atmosferice și Planetare al MIT.

„Luna are o vechime de aproape 4,5 miliarde de ani, iar în acel timp suprafața a fost bombardată continuu de meteoriți. Arătăm că, în cele din urmă, o atmosferă subțire ajunge la o stare de echilibru, deoarece este reîncărcată în mod continuu de mici impacturi pe toată Luna.”

Co-autorii lui Nie sunt Nicolas Dauphas, Zhe Zhang și Timo Hopp de la Universitatea din Chicago , și Menelaos Sarantos de la NASA Goddard Space Flight Center.

În 2013, NASA a trimis un orbiter în jurul Lunii pentru a face câteva recunoașteri atmosferice detaliate. Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer (LADEE, pronunțat „laddie”) a fost însărcinat să culeagă de la distanță informații despre atmosfera subțire a Lunii, condițiile de suprafață și orice influențe ale mediului asupra prafului lunar.

Misiunea LADEE a fost concepută. pentru a determina originile atmosferei lunii. Oamenii de știință au sperat că măsurătorile de la distanță ale sondei ale compoziției solului și atmosferei s-ar putea corela cu anumite procese de intemperii spațiale care ar putea explica apoi cum a apărut atmosfera lunii.

Cercetătorii bănuiesc că două procese de intemperii spațiale joacă un rol în modelarea atmosfera lunară: vaporizare prin impact și „pulverizare ionică” – un fenomen care implică vântul solar, care transportă particule încărcate energetic de la soare prin spațiu. Când aceste particule lovesc suprafața Lunii, ele își pot transfera energia atomilor din sol și pot trimite acei atomi să pulverizeze și să zboare în aer.

„Pe baza datelor LADEE, se părea că ambele procese joacă un rol important. rol", spune Nie.

"De exemplu, a arătat că în timpul ploii de meteoriți, vedeți mai mulți atomi în atmosferă, ceea ce înseamnă că impacturile au un efect, dar a arătat și că atunci când luna este protejată de soarele, cum ar fi în timpul unei eclipse, există și modificări în atomii atmosferei, ceea ce înseamnă că și soarele are un impact. Deci, rezultatele nu au fost clare sau cantitative.

Pentru a stabili mai precis originile atmosferei lunare, Nie a analizat mostre de sol lunar colectate de astronauți în timpul misiunilor Apollo ale NASA. Ea și colegii ei de la Universitatea din Chicago au achiziționat 10 mostre de sol lunar, fiecare măsurând aproximativ 100 de miligrame - o cantitate mică despre care ea estimează că s-ar încadra într-o singură picătură de ploaie.

Nie a căutat să izoleze mai întâi două elemente din fiecare probă: potasiu și rubidiu. Ambele elemente sunt „volatile”, ceea ce înseamnă că sunt ușor vaporizate prin impact și pulverizare ionică.

Fiecare element există sub formă de mai mulți izotopi. Un izotop este o variație a aceluiași element care constă din același număr de protoni, dar un număr ușor diferit de neutroni. De exemplu, potasiul poate exista ca unul dintre cei trei izotopi, fiecare având un neutron în plus și fiind puțin mai grei decât ultimul. În mod similar, există doi izotopi ai rubidiului.

Echipa a motivat că, dacă atmosfera lunii este formată din atomi care au fost vaporizați și suspendați în aer, izotopii mai ușori ai acelor atomi ar trebui să fie mai ușor de ridicat, în timp ce mai grei. izotopii ar fi mai probabil să se stabilească înapoi în sol.

În plus, oamenii de știință prevăd că vaporizarea prin impact și pulverizarea ionică ar trebui să aibă ca rezultat proporții izotopice foarte diferite în sol. Raportul specific dintre izotopii ușori și cei grei care rămân în sol, atât pentru potasiu, cât și pentru rubidiu, ar trebui să dezvăluie procesul principal care contribuie la originile atmosferei lunare.

Cu toate acestea în minte, Nie a analizat Apollo. probe prin zdrobirea mai întâi a solurilor într-o pulbere fină, apoi dizolvarea pulberilor în acizi pentru a purifica și izola soluțiile care conțin potasiu și rubidiu. Apoi a trecut aceste soluții printr-un spectrometru de masă pentru a măsura diferiții izotopi atât ai potasiului, cât și ai rubidiului din fiecare probă.

Echipa a descoperit că solurile conțineau în mare parte izotopi grei atât de potasiu, cât și de rubidiu. Cercetătorii au reușit să cuantifice raportul dintre izotopii grei și cei ușori ai potasiului și rubidiului și, comparând ambele elemente, au descoperit că vaporizarea prin impact a fost cel mai probabil procesul dominant prin care atomii sunt vaporizați și ridicați pentru a forma atmosfera lunii. /p>

„Cu vaporizarea prin impact, majoritatea atomilor ar rămâne în atmosfera lunară, în timp ce cu pulverizarea ionică, o mulțime de atomi ar fi ejectați în spațiu”, spune Nie.

„De la Studiul nostru, acum putem cuantifica rolul ambelor procese, pentru a spune că contribuția relativă a vaporizării prin impact față de pulverizarea ionică este de aproximativ 70:30 sau mai mare.” Cu alte cuvinte, 70% sau mai mult din atmosfera lunii este un produs al impactului meteoriților, în timp ce restul de 30% este o consecință a vântului solar.

„Descoperirea unui astfel de efect subtil este remarcabilă, datorită ideii inovatoare de a combina măsurătorile izotopilor de potasiu și rubidiu împreună cu modelarea cantitativă atentă”, spune Justin Hu, un post-doctorat care studiază solurile lunare la Universitatea Cambridge, care nu a fost implicat în studiu.

„ Această descoperire depășește înțelegerea istoriei Lunii, deoarece astfel de procese ar putea avea loc și ar putea fi mai semnificative pe alți luni și asteroizi, care sunt în centrul multor misiuni de întoarcere planificate.”

„Fără aceste mostre Apollo, am nu ar putea obține date precise și măsura cantitativ pentru a înțelege lucrurile mai detaliat”, spune Nie. „Este important pentru noi să aducem mostre de pe Lună și alte corpuri planetare, astfel încât să putem face imagini mai clare ale formării și evoluției sistemului solar.”

Această poveste este republicată prin amabilitatea MIT News (web. mit.edu/newsoffice/), un site popular care acoperă știri despre cercetare, inovare și predare MIT.

(Fluierul)