50 let staré vzorky, které na Zemi přivezly mise Apollo, odhalily tajemství tenké atmosféry Měsíce. Může za ni neustálý „déšť“ drobných meteoritů, který víří měsíční prach a pomáhá tak vytvářet tenkou vrstvu atomů, která tvoří jeho exosféru. Podrobnosti přináší web Scienmag.
Zatímco na Zemi může vítr zvedat zrnka písku z pláže a déšť dokáže proměnit půdu v bahno, na Měsíci je počasí zcela odlišné. Nabité částice ze Slunce, označované jako sluneční vítr, dopadají na měsíční povrch a vyvrhují z něj částice do vesmíru. Tisíce drobných meteoritů bombardují Měsíc a v místech nárazu dochází k tavení a vypařování materiálu.
Není to tak úplně atmosféra
Toto vesmírné počasí způsobuje tolik poruch na měsíčním povrchu, že vytváří extrémně tenkou atmosféru, označovanou jako exosféra, tvořenou atomy z měsíčního povrchu. Tato exosféra je k Měsíci vázána slabým gravitačním polem a má tak nízkou hustotu, že se atomy v ní nikdy nesrážejí.
Přestože se tomu říká „atmosféra“, ve skutečnosti je to jen velmi řídká vrstva atomů, které obklopují Měsíc. Její neustálou obnovu zajišťuje sluneční vítr a mikrometeority, které narušují povrch Měsíce. Vědci se domnívají, že právě díky těmto procesům Měsíc udržuje svou exosféru, která je mnohem slabší než atmosféra na Zemi.
Protože měsíční půdu ovlivňuje mnoho různých procesů, nebylo dlouho jasné, co je ve skutečnosti hlavním zdrojem. Analýzou vzorků odebraných během misí Apollo Nicole Xike Nie z Massachusettského technologického institutu a její kolegové zjistili, že mikrometeority přispívají do atmosféry Měsíce největším počtem atomů.
Pravdu odhalily vzorky z misí Apollo
„Použití vzorků přivezených z misí Apollo je nejen čest, ale také jedinečná vědecká příležitost. Tyto vzorky představují první přímý průzkum jiného nebeského tělesa lidstvem,“ říká Nie. „I po více než 50 letech zůstávají vzorky z Apolla z vědeckého hlediska neocenitelné.“
Měsíční kameny a vzorky měsíční půdy, které astronauti Apolla přivezli na Zemi, navždy změnily naše chápání Měsíce. Díky pokroku v analytických metodách se tyto vzorky staly klíčovými zdroji vědeckých poznatků. Tým Nicole Xike Nie použil části deseti různých vzorků z pěti různých míst přistání, přičemž dohromady měl k dispozici jen 50 miligramů měsíčního prachu. „I malé množství vzorků poskytuje obrovské množství informací,“ říká Nie.
V tomto prachu vědci hledali chemické otisky různých typů zvětrávání ve formě izotopů draslíku a rubidia, což jsou dva prvky zvláště citlivé na vesmírné zvětrávání. Izotopy jsou prvky se stejným počtem protonů, ale s různým počtem neutronů. Tyto atomy mají podobné chemické a fyzikální vlastnosti, ale mírně odlišné hmotnosti.
Za vznik atmosféry mohou mikrometeority
Exosféra Měsíce pravděpodobně obsahuje lehčí izotopy draslíku a rubidia ve srovnání s měsíční půdou, přičemž každý proces zvětrávání zanechává v půdě jiný mix těžkých izotopů. Na základě tohoto mixu ve vzorcích mohli vědci určit, který proces exosféru nejvíce ovlivnil.
Dřívější výzkum ukázal, že ultrafialové světlo ze Slunce recykluje atomy exosféry, které se vracejí zpátky na povrch, ale nijak zásadně nepřispívá k tvorbě exosféry. Proto se Nie a její tým zaměřili na mikrometeority a sluneční vítr.
Největší podíl na vzniku atmosféry nakonec mají mikrometeority, které obvykle váží méně než gram a pocházejí z mnohem větších objektů. Prakticky neustále bombardují povrch Měsíce a jejich nárazy jsou tak intenzivní, že zahřívají místo srážky na teploty od 2000 do 6000 °C. Náraz roztaví a vypaří měsíční půdu do exosféry, podobně jako když se voda mění v páru.
Druhou nejvýznamnější roli hraje sluneční vítr, který proudí ze Slunce jako proud vysokoenergetických částic, narážejících do všeho, co jim přijde do cesty. Zatímco Zemi chrání silné magnetické pole, Měsíc takové štěstí nemá. Kromě období zatmění je povrch Měsíce vystaven proudům plazmy, hlavně protonům. Tyto protony při nárazu předávají svou energii atomům v měsíční půdě, což způsobuje jejich vytržení z povrchu.
Chápání dynamiky měsíční atmosféry
„Tato studie zlepšuje naše chápání dynamiky měsíční atmosféry a vývoje povrchu a také přispívá k širšímu výzkumu povrchů objektů blízko Země,“ říká planetární vědkyně z University of Arizona a vedoucí mise NASA OSIRIS-APEX Dani Mendoza DellaGiustina. „Existuje rostoucí množství důkazů, že nárazy mikrometeoritů způsobují většinu vesmírného zvětrávání pozorovaného na objektech vnitřní sluneční soustavy – nejen na Měsíci, ale i na asteroidech.“
Nicole Xike Nie chce v budoucnosti zkoumat další izotopy v měsíční půdě. Stejnou metodu by mohla použít i na novější měsíční vzorky, například ty, které přinesla čínská mise Chang’e-6, a také vzorky z jiných objektů ve sluneční soustavě, jako je měsíc Marsu Phobos, který bude cílem japonské mise plánované na rok 2026.
„Porozumění vesmírnému prostředí různých planetárních těles je zásadní pro plánování budoucích misí a zkoumání širšího kontextu vesmírného zvětrávání,“ říká Nie. „Tyto znalosti budou obzvlášť důležité, pokud se lidstvo v budoucnu rozhodne pro přítomnost na jiných planetárních tělesech.“
Výsledky vědeckého bádání byly publikovány 2. srpna tohoto roku v odborném časopise Science Advances. Toto prestižní vědecké periodikum publikuje výsledky výzkumů v různých vědních oborech. Časopis je známý svým přísným recenzním řízením, které zajišťuje vysokou kvalitu publikovaných studií.