Mjesečeva atmosfera: Ionosfera ima visoku gustoću plazme  

Jedna od najljepših stvari kod majke Zemlja je prisutnost an atmosfera. Život na Zemlji ne bi bio moguć bez živahnog zračnog sloja koji u potpunosti obuhvaća Zemlju sa svih strana. U ranoj fazi evolucije atmosfere u geološkim vremenima, kemijske reakcije unutar Zemljine kore bile su ključni izvor plinova. Međutim, s evolucijom života, biokemijski procesi povezani sa životom preuzeli su i održavaju trenutnu ravnotežu plinova. Zahvaljujući protoku rastaljenih metala u unutrašnjosti Zemlje koji stvaraju Zemljino magnetsko polje koje je odgovorno za skretanje većine ionizirajućih solarnih vjetrova (kontinuirani tok električno nabijenih čestica tj. plazme koja potječe iz sunčeve atmosfere) od Zemlje. Najviši sloj atmosfere apsorbira preostalo ionizirajuće zračenje, zauzvrat postaje ioniziran (stoga se naziva ionosfera).  

Ima li Mjesec, prirodni satelit Zemlje, atmosferu?  

Mjesec nema atmosferu kakvu doživljavamo na Zemlji. Njegovo je gravitacijsko polje slabije od Zemljinog; dok je brzina bijega na Zemljinoj površini oko 11.2 km/s (otpor zraka zanemaren), na Mjesečevoj površini iznosi samo 2.4 km/s što je puno manje od korijena srednje kvadratne (RMS) brzine molekula vodika na Mjesecu. Kao rezultat toga, većina molekula vodika pobjegne u svemir, a Mjesec nije u mogućnosti zadržati bilo kakav značajan sloj plinova oko sebe. Međutim, to ne znači da Mjesec uopće nema atmosferu. Mjesec ima atmosferu, ali je toliko tanka da na površini Mjeseca prevladava stanje gotovo vakuumsko. Mjesečeva atmosfera je izuzetno tanka: oko 10 bilijuna puta tanja od Zemljine atmosfere. Gustoća Mjesečeve atmosfere jednaka je gustoći najudaljenijih rubova Zemljine atmosfere¹. Upravo u tom kontekstu mnogi tvrde da Mjesec nema atmosferu.  

Korištenje električnih romobila ističe lunarni atmosfera je važna za budućnost čovječanstva. Stoga je u posljednjih 75 godina proveden niz studija.  

NASAMisija Appolo dala je značajan doprinos kada je prvi put otkrila mjesečevu atmosferu⁴. Eksperiment lunarnog atmosferskog sastava (LACE) Apolla 17 pronašao je male količine niza atoma i molekula (uključujući helij, argon, a moguće i neon, amonijak, metan i ugljični dioksid) na površini Mjeseca¹. Nakon toga, zemaljska mjerenja otkrila su pare natrija i kalija u Mjesečevoj atmosferi pomoću spektroskopije emisijskih linija². Bilo je i izvješća o pronalasku metalnih iona koji potječu s Mjeseca u međuplanetarnom prostoru i H₂O led na polarnom području Mjeseca³.  

Za posljednja 3 Ga (1 Ga ili giga-godišnja = 1 milijarda godina ili 10⁹ godina), Mjesečeva je atmosfera stabilna s površinskom graničnom egzosferom niske gustoće (SBE). Prije toga, Mjesec je imao izraženiju, iako prolaznu atmosferu zbog značajne vulkanske aktivnosti na Mjesecu⁴.

Nedavno objavljene studije koje koriste mjerenja iz ISROLunarni orbiter otkriva da ionosfera Mjeseca može imati vrlo visoku gustoću elektrona. Gustoća elektrona na površini Mjeseca mogla bi biti čak 1.2 × 10⁵ po kubičnom cm ali solarni vjetar djeluje kao snažno sredstvo za uklanjanje čisteći svu plazmu u međuplanetarni medij⁵. Međutim, zanimljivo otkriće bilo je opažanje visokog sadržaja elektrona u području traga (područje pratećih poremećaja Sunčevog vjetra u smjeru suprotnom od Sunca). Bio je veći nego u dnevnom smjeru s obzirom na činjenicu da niti sunčevo zračenje niti solarni vjetar ne djeluju izravno na dostupne neutralne čestice u ovoj regiji⁶. Studija pokazuje da su dominantni ioni u području buđenja Ar^+, i Ne⁺ koji imaju relativno dulji životni vijek od molekularnih iona (CO₂^+, i H₂O⁺ ) koji su dominantni u drugim regijama. Zbog duljeg vijeka trajanja, Ar⁺ i Ne⁺ ioni preživljavaju u području buđenja dok se molekularni ioni rekombiniraju i nestaju. Visoka gustoća elektrona također je pronađena u blizini lunarnih polarnih područja tijekom solarnih prijelaznih razdoblja^5,6. 

NASA-ina planirana misija Artemis na Mjesec ima za cilj postaviti bazni kamp Artemis na površini Mjeseca i Gateway u lunarnoj orbiti. To će svakako pomoći detaljnijem i izravnijem proučavanju mjesečeve atmosfere⁷.  

*** 

Reference:  

1. NASA 2013. Postoji li atmosfera na Mjesecu? Dostupno online na 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 i Morgan TH 1988. Otkriće para natrija i kalija u atmosferi Mjeseca. SCIENCE 5. kolovoza 1988. Vol 241, izdanje 4866 str. 675-680. DOI: https://doi.org/10.1126/science.241.4866.67 

3. Stern SA 1999. Mjesečeva atmosfera: povijest, status, trenutni problemi i kontekst. Recenzije geofizike. Prvo izdanje: 01. studenog 1999. Svezak 37, broj 4. studenog 1999. Stranice 453-491. DOI: https://doi.org/10.1029/1999RG900005 

4. Needham DH i Kringab DA 2017. Lunarni vulkanizam proizveo je prolaznu atmosferu oko drevnog Mjeseca. Earth and Planetary Science Letters. Svezak 478, 15. studenog 2017., stranice 175-178. DOI: https://doi.org/10.1016/j.epsl.2017.09.002  

5. Ambili KM i Choudhary RK 2021. Trodimenzionalna raspodjela iona i elektrona u lunarnoj ionosferi proizašla je iz fotokemijskih reakcija. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, svezak 510, broj 3, ožujak 2022., stranice 3291–3300, DOI: https://doi.org/10.1093/mnras/stab3734  

6. Tripathi KR, dr. 2022. Studija o karakterističnim značajkama lunarne ionosfere korištenjem eksperimenta dvofrekvencijske radijske znanosti (DFRS) na orbiteru Chandrayaan-2. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters, svezak 515, broj 1, rujan 2022., stranice L61–L66, DOI: https://doi.org/10.1093/mnrasl/slac058  

7. NASA 2022. Misija Artemida. Dostupno u https://www.nasa.gov/specials/artemis/ 

***