Rosyjscy naukowcy wraz ze swoimi amerykańskimi kolegami odkryli, skąd pochodzi chmura pyłu i plazmy, która otacza Księżyc i rozciąga się kilkaset kilometrów nad nim. Po sprawdzeniu obliczeń teoretycznych i danych eksperymentalnych naukowcy doszli do wniosku, że najprawdopodobniej składa się on z materii, która wyrosła z powierzchni Księżyca w wyniku upadku mini-asteroid - meteoroidów. Artykuł przedstawiony w Journal of Physics: Conference Series.
Przestrzeń międzyplanetarna Układu Słonecznego jest wypełniona cząstkami pyłu, są one obecne w plazmie jonosfer i magnetosfer planet, w sąsiedztwie ciał kosmicznych, które nie mają własnej atmosfery. Nie ma kurzu tylko na Słońcu iw jego bezpośrednim sąsiedztwie z powodu wysokich temperatur.
„Podczas misji kosmicznych Surveyor i Apollo na Księżyc naukowcy zauważyli, że światło słoneczne jest rozpraszane w obszarze terminatora (granica między oświetlonymi i ciemnymi połówkami ciała niebieskiego), co z kolei prowadzi do powstawania księżycowych świtów i serpentyn (wydłużonych, jasnych hełmopodobne konstrukcje z otwartą górą, formujące się nad powierzchnią ciała niebieskiego, - ok. Indicator. Ru) nad powierzchnią, mimo że nie ma atmosfery - mówi jeden z autorów opracowania Siergiej Popel z Wyższej Szkoły Ekonomicznej i IKI. - Rozpraszanie światła zachodzi najprawdopodobniej na naładowanych cząstkach pyłu, których źródłem jest powierzchnia Księżyca. Pośredni dowód na istnienie księżycowej chmury pyłu plazmy uzyskano podczas sowieckich wypraw Luna-19 i Luna-22."
W swojej pracy autorzy uwzględniają w miarę możliwości fakt, że chmura pyłu plazmowego nad Księżycem powstała z powodu uderzenia meteoroidów w powierzchnię Księżyca, czyli ciała są znacznie mniejsze niż asteroidy, ale znacznie więcej pyłu. Dane uzyskane na podstawie tej teorii korespondują z wynikami badań eksperymentalnych przeprowadzonych w ramach amerykańskiej misji LADEE (Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer, badacz księżycowej atmosfery i zapylonego środowiska, - ok. Indicator. Ru).
Wokół Księżyca w promieniu kilkuset kilometrów znajduje się chmura pyłu wielkości submikronowej. Astronomowie przeprowadzili charakterystykę pyłu za pomocą czujnika pyłu jonizacyjnego LDEX, który umożliwia bezpośrednie wykrywanie cząstek pyłu na orbicie statku kosmicznego. Celem eksperymentu było określenie rozmieszczenia cząstek pyłu pod względem wysokości, rozmiaru i stężenia w różnych częściach powierzchni Księżyca. Dane uzyskane podczas eksperymentu LADEE dały impuls do kontynuacji rozpoczętych wcześniej badań teoretycznych. Specjalistom udało się porównać swoje obliczenia z danymi eksperymentalnymi. Okazało się, że zgadzają się, w szczególności dotyczy to szybkości ruchu cząstek i ich koncentracji.
„Stężenie cząstek pylistej chmury plazmy w naszych obliczeniach nie jest sprzeczne z danymi eksperymentalnymi. Na powierzchnię Księżyca spada ciągły strumień meteoroidów o wielkości mikronów, milimetrach - wyjaśnia Siergiej Popel. - Dlatego substancja jest praktycznie w sposób ciągły wyrzucana z powierzchni, a jej część jest w stanie stopionym. Wznosząc się nad powierzchnią Księżyca, krople ciekłego stopu krzepną iw wyniku interakcji, w szczególności z elektronami i jonami wiatru słonecznego, a także z promieniowaniem słonecznym, nabierają ładunków elektrycznych. Niektóre cząsteczki opuszczają księżyc i lecą w kosmos. A te cząsteczki nad powierzchnią Księżyca, które nie miały wystarczającej prędkości, tworzą chmurę pyłu plazmowego."
Podczas eksperymentów LADEE astronomowie odkryli, że stężenie pyłu gwałtownie wzrasta, gdy niektóre roczne deszcze meteorów oddziałują z Księżycem. Efekt ten był szczególnie widoczny podczas szybkiego deszczu meteorytów Geminidów. Wszystko to potwierdza związek między procesami formowania się chmury pyłu a zderzeniami meteoroidów z powierzchnią Księżyca. Teorie, które mówią, że cząsteczki pyłu unoszą się nad powierzchnią Księżyca w wyniku procesów elektrostatycznych, na przykład tak zwany model fontanny, nie mogą wyjaśnić, dlaczego pył unosi się na duże wysokości, a zatem, dlaczego powstaje chmura pyłowo-plazmowa.
Autorzy pracy dodają, że potrzebne będą dalsze badania, dotychczas przedstawiono prosty model, który wymaga udoskonalenia. W szczególności konieczne jest wykonanie obliczeń uwzględniających relief powierzchni, z powodu którego cząstki unoszą się pod różnymi kątami. W najbliższym czasie planowane jest uruchomienie w Rosji misji księżycowych, są to Luna-25 i Luna-27, które będą wyposażone w sprzęt do badania pyłu w pobliżu powierzchni Księżyca. Ewentualnie obliczenia teoretyczne zostaną uzupełnione o nowe dane eksperymentalne.
Film promocyjny: