De ce are Luna o atmosferă „extrem” de subțire? A fost descifrat unul dintre misterele satelitului natural al Pământului

Astronauţii de la NASA, care au devenit primii oameni care au păşit pe suprafaţa Lunii în anii 1960 şi 1970 au descoperit, de asemenea, o caracteristică până atunci necunoscută a Lunii - aceasta are o atmosferă, deşi destul de fragilă. Eşantioanele de roci pe care ei le-au colectat şi le-au adus pe Terra dezvăluie acum principalul proces fizic care determină acea atmosferă, informează Reuters, transmite Agerpres.

Analizând formele a două elemente chimice - potasiu şi rubidiu - prezente în nouă mici eşantioane de sol prelevate în cadrul a cinci misiuni din programul Apollo, cercetătorii au stabilit că atmosfera lunară a fost creată şi este susţinută în principal de efectele meteoriţilor, mari şi mici, care lovesc suprafaţa Lunii.

„Impactul meteoriţilor generează temperaturi ridicate cuprinse între 2.000-6.000 de grade Celsius. Aceste temperaturi extreme topesc şi vaporizează rocile de pe suprafaţa lunară, similar cu modul în care căldura vaporizează apa, eliberând atomi în atmosferă”, a declarat Nicole Nie, cercetătoare în ştiinţe planetare şi chimie cosmologică la Massachusetts Institute of Technology, autoarea principală a studiului publicat vineri în revista Science Advances.

Atmosfera lunară este extrem de subţire

Atmosfera lunară este extrem de subţire şi, din punct de vedere tehnic, a fost clasificată ca exosferă, ceea ce înseamnă că atomii nu se ciocnesc între ei, deoarece numărul lor este foarte mic, spre deosebire de atmosfera densă şi stabilă a Pământului.

„Misiunile Apollo au dus pe suprafaţa lunară instrumente care au detectat atomii din aer”, a declarat Nicole Nie.

În 2013, NASA a trimis sonda spaţială robotizată LADEE (Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer) pe orbita Lunii pentru a-i studia atmosfera şi mediul de la suprafaţa satelitului natural al Terrei. Sonda americană a identificat două procese, cunoscute sub denumirea de intemperii spaţiale, aflate în desfăşurare - impactul meteoriţilor şi un fenomen numit pulverizarea vântului solar.

„Rafalele de vânt solar transportă particule încărcate cu energie mare, în principal protoni, prin spaţiu. Atunci când aceste particule lovesc Luna, ele îşi transferă energia asupra atomilor de pe suprafaţa lunară, provocând ejectarea acestora de pe suprafaţă”, a declarat Nicole Nie.

Vântul solar se referă la fluxul constant de particule încărcate cu sarcină electrică provenite de la Soare şi care pătrund în Sistemul Solar.

Sonda LADEE nu a determinat contribuţiile relative ale acestor două procese la formarea atmosferei lunare. Noul studiu a arătat însă că impacturile reprezintă peste 70% din compoziţia acesteia, în timp ce pulverizarea vântului solar contribuie cu mai puţin de 30%.

Luna a fost bombardată constant de meteoriţi - la începutul istoriei sale, de meteoriţi mari, care au provocat craterele vizibile pe suprafaţa lunară, şi mai recent, de meteoriţi mai mici, inclusiv micrometeoriţi de mărimea particulelor de praf. Unii dintre atomii ridicaţi de aceste impacturi zboară în spaţiu. Restul rămân suspendaţi deasupra scoarţei lunare într-o atmosferă care se reface în mod regulat pe măsură ce alţi meteoriţi cad pe suprafaţa Lunii.

Ce conține atmosfera lunară

Atmosfera lunară conţine în principal argon, heliu şi neon, alături de potasiu şi rubidiu şi, posibil, alte elemente chimice în concentraţii mai mici. Ea se întinde de la suprafaţa Lunii şi până la o înălţime de aproximativ 100 kilometri. Atmosfera Pământului se întinde până la aproximativ 10.000 de kilometri.

În loc să investigheze atomii reali din atmosfera lunară, cercetătorii au folosit solul lunar, denumit regolit, ca agent înlocuitor. Ei au folosit un instrument numit spectrometru de masă pentru a examina raportul dintre diferiţii izotopi de potasiu şi rubidiu din regolit. Izotopii sunt atomi ai aceluiaşi element chimic cu mase uşor diferite din cauza numărului diferit al unor particule subatomice, denumite neutroni.

„Acest lucru este posibil deoarece solul de la suprafaţa Lunii interacţionează cu exosfera încă de la formarea Lunii, iar diferitele procese lasă amprente distincte asupra compoziţiei izotopice a solului lunar”, a declarat cercetătorul în ştiinţe planetare şi coautor al studiului, Timo Hopp, de la Institutul Max Planck pentru studierea Sistemului Solar, situat în Germania.

Există trei izotopi de potasiu şi doi izotopi de rubidiu.

După decenii de studiere a Lunii, oamenii de ştiinţă încă descoperă informaţii noi despre unele dintre procesele sale de bază.

„Multe întrebări importante despre atmosfera lunară rămân fără răspuns. Acum suntem capabili să abordăm unele dintre aceste întrebări datorită progreselor tehnologice. Atunci când eşantioanele din misiunile Apollo au fost aduse de pe Lună în anii 1970, compoziţiile izotopice ale potasiului şi rubidiului din solurile lunare au fost măsurate cu ajutorul spectrometrelor de masă. Cu toate acestea, la acel moment, nu au fost observate diferenţe izotopice. Spectrometrele de masă de astăzi ne oferă însă o precizie mult mai mare”, a adăugat Nicole Nie, coordonatoarea noului studiu.