Lunina atmosfera: Ionosfera ima visoko gostoto plazme  

Ena najlepših stvari o mami Zemlja je prisotnost an Vzdušje. Življenje na Zemlji ne bi bilo mogoče brez živahnega zračnega plašča, ki Zemljo popolnoma objema od vsepovsod. V zgodnji fazi razvoja ozračja v geoloških časih so bile kemične reakcije v zemeljski skorji ključni vir plinov. Vendar pa so z razvojem življenja biokemični procesi, povezani z življenjem, prevzeli in ohranjajo trenutno plinsko ravnovesje. Zahvaljujoč toku staljenih kovin v notranjosti Zemlje, ki povzročajo Zemljino magnetno polje, ki je odgovorno za odklon večine ionizirajočih sončnih vetrov (neprekinjen tok električno nabitih delcev, tj. plazme, ki izvira iz sončne atmosfere) stran od Zemlje. Najvišja plast atmosfere absorbira preostalo ionizirajoče sevanje in nato postane ionizirana (zato se imenuje ionosfera).  

Ali ima Luna, naravni satelit Zemlje, atmosfero?  

Luna nima ozračja, kot ga doživljamo na Zemlji. Njegovo gravitacijsko polje je šibkejše od Zemljinega; medtem ko je ubežna hitrost na površini Zemlje približno 11.2 km/s (brez upoštevanja zračnega upora), je na Lunini površini le 2.4 km/s, kar je veliko manj od povprečne kvadratne (RMS) hitrosti vodikovih molekul na Luni. Posledično večina vodikovih molekul uide v prostor in Luna ne more obdržati pomembne plasti plinov okoli sebe. Vendar to ne pomeni, da Luna sploh nima atmosfere. Luna ima atmosfero, vendar je tako tanka, da na Luninem površju prevladuje stanje skoraj vakuuma. Lunino ozračje je izredno tanko: približno 10 trilijonov krat tanjše od Zemljinega ozračja. Gostota Lunine atmosfere je enaka gostoti najbolj oddaljenih robov Zemljine atmosfere¹. V tem kontekstu mnogi trdijo, da Luna nima atmosfere.  

O Lunin ozračje je pomembno za prihodnost človeštva. Zato je bila v zadnjih 75 letih opravljena vrsta študij.  

NASAMisija Appolo je pomembno prispevala, ko je bila prvič odkrita Lunin Vzdušje⁴. Lunar Eksperiment atmosferske sestave (LACE) Apolla 17 je našel majhne količine številnih atomov in molekul (vključno s helijem, argonom in morda neonom, amoniakom, metanom in ogljikovim dioksidom) na Lunini površini.¹. Kasneje so zemeljske meritve odkrile natrijeve in kalijeve pare v Lunini atmosferi z emisijsko črtno spektroskopijo². Poročali so tudi o najdbi kovinskih ionov, ki izhajajo iz Lune medplanetarni prostor in H₂O led na polarnem območju Lune³.  

Za zadnja 3 Ga (1 Ga ali giga-letno = 1 milijarda let ali 10⁹ let) je Lunina atmosfera stabilna z eksosfero na površinski meji z nizko gostoto (SBE). Pred tem je imela Luna bolj izrazito, čeprav prehodno atmosfero zaradi znatne vulkanske dejavnosti na Luni⁴.

Nedavno objavljene študije z meritvami iz ISRO-jev lunar orbiter razkrivajo, da ima lahko ionosfera Lune zelo visoko gostoto elektronov. The Lunin površinska elektronska gostota bi lahko bila celo 1.2 × 10⁵ na kubični cm, vendar sončni veter deluje kot močno odstranjevalno sredstvo, ki pometa vso plazmo medplanetarni srednje⁵. Zanimiva ugotovitev pa je bilo opazovanje visoke vsebnosti elektronov v območju sledi (območje zaostalih motenj v sončnem vetru v smeri proti soncu). Bil je večji kot v smeri dneva glede na dejstvo, da niti sončno sevanje niti sončni veter ne vplivata neposredno na razpoložljive nevtralne delce v tem območju⁶. Študija kaže, da so prevladujoči ioni v območju prebujanja Ar^+, in Ne⁺ ki imajo sorazmerno daljšo življenjsko dobo kot molekularni ioni (CO₂^+, in H₂O⁺ ), ki prevladujejo v drugih regijah. Zaradi daljše življenjske dobe so Ar⁺ in Ne⁺ ioni preživijo v območju prebujanja, medtem ko se molekularni ioni rekombinirajo in izginejo. Visoka elektronska gostota je bila ugotovljena tudi v bližini Lunin polarne regije v prehodnih obdobjih Sonca^5,6. 

Nasine načrtovana misija Artemis na Luno je namenjena postavitvi baznega tabora Artemis na Lunin površino in prehod noter Lunin orbita. To bo vsekakor pripomoglo k podrobnejšemu in neposrednemu preučevanju Lunin Vzdušje⁷.  

*** 

Reference:  

1. NASA 2013. Ali obstaja atmosfera na Luni? Na voljo na spletnem naslovu 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 in Morgan TH 1988. Odkritje natrijevih in kalijevih hlapov v atmosferi Lune. SCIENCE 5. avgust 1988, letnik 241, številka 4866, str. 675-680. DOI: https://doi.org/10.1126/science.241.4866.67 

3. Stern SA 1999. Lunarna atmosfera: zgodovina, stanje, trenutni problemi in kontekst. Pregledi geofizike. Prva objava: 01. november 1999. Zvezek 37, številka 4. november 1999. Strani 453-491. DOI: https://doi.org/10.1029/1999RG900005 

4. Needham DH in Kringab DA 2017. Lunarni vulkanizem je povzročil prehodno atmosfero okoli starodavne Lune. Earth and Planetary Science Letters. Letnik 478, 15. november 2017, strani 175-178. DOI: https://doi.org/10.1016/j.epsl.2017.09.002  

5. Ambili KM in Choudhary RK 2021. Tridimenzionalna porazdelitev ionov in elektronov v lunarni ionosferi izvira iz fotokemičnih reakcij. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, zvezek 510, številka 3, marec 2022, strani 3291–3300, DOI: https://doi.org/10.1093/mnras/stab3734  

6. Tripathi KR, sod 2022. Študija o značilnih značilnostih lunarne ionosfere z uporabo dvojne frekvence radio znanstveni (DFRS) eksperiment na krovu orbiterja Chandrayaan-2. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters, Volume 515, Issue 1, September 2022, Strani L61–L66, DOI: https://doi.org/10.1093/mnrasl/slac058  

7. NASA 2022. Misija Artemis. Na voljo na https://www.nasa.gov/specials/artemis/ 

***