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?  

The Moon does not have an atmosphere the way we experience it on Earth. Its gravitational field is weaker than Earth’s; while escape velocity at Earth’s surface is about 11.2 km/sec (air resistance disregarded), on Moon’s surface it is merely 2.4 km/sec which is much less than the root mean square (RMS) velocity of hydrogen molecules on the Moon. As a result, most of the hydrogen molecules escape to prostor and the Moon is unable to retain any significant sheet of gases around it. However, this does not mean the Moon has no atmosphere at all. The Moon has an atmosphere but it’s so thin that a near vacuum condition prevails at the Moon’s surface. The Moon’s atmosphere is extremely thin: about 10 trillion times thinner than the Earth’s atmosphere. Density of the Moon’s atmosphere is at par with the density of the outermost fringes of Earth’s atmosphere¹. 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.  

NASA’s Appolo Mission made significant contributions when it first detected Lunin Vzdušje⁴. Lunar Atmospheric Composition Experiment (LACE) of Apollo 17 found small amounts of a number of atoms and molecules (including helium, argon, and possibly neon, ammonia, methane and carbon dioxide) on the Moon’s surface¹. Kasneje so zemeljske meritve odkrile natrijeve in kalijeve pare v Lunini atmosferi z emisijsko črtno spektroskopijo². There were also reports on the finding of metal ions emanating from the Moon in 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’s lunar orbiter reveal that the ionosphere of the Moon can have a very high electron density. The Lunin surface electron density could be as high as 1.2 × 10⁵ per cubic cm but the solar wind acts as a strong removal agent sweeping all the plasma to the 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⁺ ions survive in the wake region while the molecular ions recombine and disappear. High electron density was found also near Lunin polar regions during solar transition periods^5,6. 

Nasine planned Artemis Mission to the Moon aims to set up Artemis Base Camp on the Lunin surface and the Gateway in Lunin orbita. This will certainly help more detailed and direct study of the 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. A study on the characteristic features of the lunar ionosphere using dual frequency radio science (DFRS) experiment onboard Chandrayaan-2 orbiter. 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. Misija Artemis. Na voljo na https://www.nasa.gov/specials/artemis/ 

***