Луната има своя мистериозна атмосфера и сега знаем откъде идва тя

Въпреки че на естествения спътник на Земята няма въздух за дишане, атмосферата все пак има, но тя е много тънка и разредена. Учените дълго време не можеха да разберат откъде се е взела и защо продължава да съществува. За разлика от Земята, Луната няма магнитно поле, което да отблъсква слънчевия вятър, а лунната гравитация е твърде слаба, за да задържи газообразните вещества на повърхността за дълго време. Следователно, според всички закони на физиката, атмосферата би трябвало да е изтекла в космоса. Оттук можем да направим извода, че на Луната има някакъв източник, който постоянно допълва нейната атмосфера.

Какъв вид атмосфера има Луната

Луната няма атмосфера в обичайния смисъл на думата. Въпреки това учените са открили така наречената екзосфера, която представлява тънък слой над повърхността. Екзосферата е изключително тънка газова обвивка. Плътността ѝ е десет трилиона пъти по-малка от тази на земната атмосфера.

Въпреки това екзосферата също създава налягане в близост до повърхността, което е около 10 nPa. Тя се състои основно от водород, хелий, неон и аргон. Тази атмосфера практически не оказва влияние върху самата Луна, т.е. не предизвиква никакви процеси на повърхността ѝ.

Как се е образувала лунната атмосфера

Добре известно е, че преди време на Луната активно са изригвали вулкани. Както се знае, вулканичните изригвания винаги са съпроводени с отделяне на газове. Според последните проучвания обаче вулканичната дейност на Луната е спряла преди около два милиарда години. През това време „вулканичната“ атмосфера отдавна щеше да е изчезнала, ако нямаше постоянно „подхранване“.

Учените получиха насоки за това как всъщност е възникнала атмосферата и защо е стабилна през 2013 г. благодарение на изследователския апарат LADEE на НАСА. Този космически апарат бе предназначен за изучаване на екзосферата на Луната и влиянието ѝ върху лунния прах. Това изследване откри два процеса, чрез които екзосферата може да се попълва с летливи елементи – ударно изпарение и йонна атомизация.

Ударното изпарение възниква, когато Луната е „бомбардирана“ от метеорити. В резултат на високата температура и налягане много материали от повърхността на Луната и самите метеорити се изпаряват. Част от тях излизат в космоса, но останалата част остава над Луната и попълва атмосферата.

Йонната атомизация (йонното разпрашване) се получава в резултат на взаимодействието на слънчевия вятър с повърхността на Луната. Когато високоенергийните заредени частици удрят атомите на веществата на повърхността на Луната, те буквално ги „изхвърлят“ в екзосферата. Доскоро обаче не беше ясно кой от тези процеси е доминиращ.

По какъв начин метеоритите осигуряват стабилност на екзосферата

В неотдавнашно проучване екип изследователи използва проби от лунната почва, в които изолира два елемента – калий и рубидий. И двата елемента са летливи и могат да се изпарят от ударите на метеоритите и слънчевия вятър. Задачата на изследването е била да се определи съотношението на различните изотопи на калия и рубидия в лунната почва.

Да припомним, че изотопът е разновидност на химичния елемент, който има различен брой неутрони в атомното си ядро. Изотопите с повече неутрони са по-тежки от тези с по-малко. Леките изотопи е по-вероятно да останат в атмосферата на Луната, отколкото тежките изотопи, които падат обратно на повърхността.

Ударното изпарение и йонното разпрашаване имат различна ефективност по отношение на освобождаването на изотопи в лунната атмосфера. Въз основа на нов компютърен модел учените установиха, че при йонното разпрашаване в атмосферата се отделят по-леките изотопи. По този начин, определяйки съотношението между тежките и леките изотопи в лунната почва, учените са установили, че ударното изпарение е доминиращият процес. На йонното изпарение се падат едва 30% от газовете, които навлизат в атмосферата. Авторите на новата научна работа съобщиха за това в изданието Science Advances.

Според изследователите ударното изпарение поддържа атмосферата на Луната в продължение на милиарди години. Луната съществува от около 4,5 милиарда години и през цялото това време е била непрекъснато „бомбардирана“ от метеорити. Поради тази причина нейната атмосфера винаги е оставала стабилна.

Възможно ли е младата Луна да е имала по-плътна атмосфера?

Преди повече от 4 милиарда години Слънчевата система е била много по-спокойна, отколкото е сега. В някакъв момент планета с размерите на Марс е ударила Земята, създавайки естествения спътник на Земята само няколко часа след сблъсъка. В същото време самата млада Луна е била постоянно подложена на масивни астероидни удари. За това свидетелстват многобройните кратери по нейната повърхност.

Съответно може да се предположи, че по това време атмосферата на Луната е била по-плътна, тъй като в резултат на ударите са се освободили повече газове. С течение на времето обаче Слънчевата система е станала „по-спокойна“. Луната продължила да бъде удряна от метеорити, но в много по-малка степен, т.е. това се случвало по-рядко, а самите метеорити са били по-малки.

Все пак трябва да се има предвид, че Луната има много слаба гравитация и в резултат на това не може да поддържа пълноценна атмосфера. Ето защо е малко вероятно екзосферата ѝ да е била по-плътна от сегашната, дори в периода, когато са изригвали вулкани и в нея постоянно са се разбивали метеорити.