Mēness atmosfēra: jonosfērā ir augsts plazmas blīvums  

Viena no skaistākajām lietām par mammu Zeme ir an klātbūtne atmosfēra. Dzīve uz Zemes nebūtu iespējama bez dzīvīgā gaisa loka, kas pilnībā aptver Zemi no visapkārt. Sākotnējā atmosfēras evolūcijas fāzē ģeoloģiskajos laikos ķīmiskās reakcijas Zemes garozā bija kritiskais gāzu avots. Taču līdz ar dzīvības evolūciju ar dzīvību saistītie bioķīmiskie procesi pārņēma un saglabāja pašreizējo gāzveida līdzsvaru. Pateicoties izkausētu metālu plūsmai Zemes iekšienē, kas rada Zemes magnētisko lauku, kas ir atbildīgs par lielākās daļas jonizējošo saules vēju novirzi (nepārtraukta elektriski lādētu daļiņu plūsma, piemēram, plazma, kas nāk no Saules atmosfēras) prom no Zemes. Atmosfēras augšējais slānis absorbē atlikušo jonizējošo starojumu, savukārt kļūst jonizēts (tātad to sauc par jonosfēru).  

Vai Mēnesim, dabiskajam Zemes pavadonim, ir atmosfēra?  

Mēnesim nav tādas atmosfēras, kādu mēs to piedzīvojam uz Zemes. Tās gravitācijas lauks ir vājāks nekā Zemes; kamēr bēgšanas ātrums uz Zemes virsmas ir aptuveni 11.2 km/s (gaisa pretestība netiek ņemta vērā), uz Mēness virsmas tas ir tikai 2.4 km/s, kas ir daudz mazāks par ūdeņraža molekulu vidējo kvadrātisko (RMS) ātrumu uz Mēness. Tā rezultātā lielākā daļa ūdeņraža molekulu izplūst kosmosā, un Mēness nespēj noturēt ap sevi nevienu nozīmīgu gāzu loksni. Tomēr tas nenozīmē, ka Mēnesim vispār nav atmosfēras. Mēnesim ir atmosfēra, taču tā ir tik plāna, ka uz Mēness virsmas valda gandrīz vakuuma stāvoklis. Mēness atmosfēra ir ārkārtīgi plāna: apmēram 10 triljonus reižu plānāka nekā Zemes atmosfēra. Mēness atmosfēras blīvums ir līdzvērtīgs Zemes atmosfēras attālāko malu blīvumam¹. Tieši šajā kontekstā daudzi apgalvo, ka Mēnesim nav atmosfēras.  

Jūsu darbs IR Klientu apkalpošana Mēness atmosfēra ir svarīga cilvēces nākotnei. Tādējādi pēdējo 75 gadu laikā ir veikta virkne pētījumu.  

NASAAppolo misija sniedza ievērojamu ieguldījumu, kad tā pirmo reizi atklāja Mēness atmosfēru⁴. Apollo 17 Mēness atmosfēras sastāva eksperiments (LACE) uz Mēness virsmas atklāja nelielu daudzumu vairāku atomu un molekulu (tostarp hēliju, argonu un, iespējams, neonu, amonjaku, metānu un oglekļa dioksīdu).¹. Pēc tam uz zemes veiktie mērījumi atklāja nātrija un kālija tvaikus Mēness atmosfērā, izmantojot emisijas līniju spektroskopiju.². Bija arī ziņojumi par metālu jonu atrašanu, kas izplūst no Mēness starpplanētu telpā un H₂Ak, ledus Mēness polārajā reģionā³.  

Par pēdējiem 3 Ga (1 Ga jeb giga gadā = 1 miljards gadu jeb 10⁹ gadi), Mēness atmosfēra ir stabila ar zema blīvuma virsmas robežas eksosfēru (SBE). Pirms tam Mēness bija izteiktāka, kaut arī pārejoša atmosfēra ievērojamas vulkāniskās aktivitātes dēļ uz Mēness.⁴.

Nesen publicētie pētījumi, kuros izmantoti mērījumi no ISROMēness orbīta atklāj, ka Mēness jonosfērā var būt ļoti augsts elektronu blīvums. Mēness virsmas elektronu blīvums varētu būt pat 1.2 × 10⁵ uz kubikcm, bet saules vējš darbojas kā spēcīgs noņemšanas līdzeklis, kas noslauka visu plazmu starpplanētu vidē⁵. Tomēr interesants atklājums bija augstā elektronu satura novērošana nomodā (saules vēja traucējumu reģions pretsaules virzienā). Tas bija lielāks nekā dienas virzienā, ņemot vērā faktu, ka ne saules starojums, ne saules vējš tieši neiedarbojas ar šajā reģionā pieejamajām neitrālajām daļiņām⁶. Pētījums parāda, ka nomodā dominējošie joni ir Ar^+, un Ne⁺ kuriem ir salīdzinoši ilgāks kalpošanas laiks nekā molekulārajiem joniem (CO₂^+, un H₂O⁺ ), kas dominē citos reģionos. Tā kā Ar⁺ un Ne⁺ joni izdzīvo nomoda reģionā, kamēr molekulārie joni rekombinējas un izzūd. Augsts elektronu blīvums tika konstatēts arī Mēness polāro reģionu tuvumā Saules pārejas periodos^5,6. 

NASA plānotās Artemīdas misijas uz Mēness mērķis ir izveidot Artemīdas bāzes nometni uz Mēness virsmas un Vārtus Mēness orbītā. Tas noteikti palīdzēs detalizētāk un tiešāk izpētīt Mēness atmosfēru⁷.  

*** 

Norādes:  

1. NASA 2013. Vai uz Mēness ir atmosfēra? Pieejams tiešsaistē plkst 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 un Morgan TH 1988. Nātrija un kālija tvaiku atklāšana Mēness atmosfērā. ZINĀTNE, 5. gada 1988. augusts, 241. sējums, 4866. izdevums, 675.–680. lpp. DOI: https://doi.org/10.1126/science.241.4866.67 

3. Stern SA 1999. Mēness atmosfēra: vēsture, statuss, pašreizējās problēmas un konteksts. Ģeofizikas apskati. Pirmo reizi publicēts: 01. gada 1999. novembrī. 37. sējums, 4. gada 1999. novembris. 453.–491. lpp. DOI: https://doi.org/10.1029/1999RG900005 

4. Needham DH un Kringab DA 2017. Mēness vulkānisms radīja pārejošu atmosfēru ap seno Mēnesi. Zemes un planētu zinātnes vēstules. 478. sējums, 15. gada 2017. novembris, 175.-178. lpp. DOI: https://doi.org/10.1016/j.epsl.2017.09.002  

5. Ambili KM un Choudhary RK 2021. Jonu un elektronu trīsdimensiju sadalījums Mēness jonosfērā radās fotoķīmisko reakciju rezultātā. Karaliskās astronomijas biedrības ikmēneša paziņojumi, 510. sējums, 3. izdevums, 2022. gada marts, 3291.–3300. lpp., DOI: https://doi.org/10.1093/mnras/stab3734  

6. Tripathi KR, un citi 2022. gads. Pētījums par Mēness jonosfēras raksturīgajām iezīmēm, izmantojot divu frekvenču radiozinātnes (DFRS) eksperimentu uz Chandrayaan-2 orbītas. Karaliskās Astronomijas biedrības ikmēneša paziņojumi: Letters, 515. sējums, 1. izdevums, 2022. gada septembris, L61.–L66. lpp., DOI: https://doi.org/10.1093/mnrasl/slac058  

7. NASA 2022. Artēmijas misija. Pieejams plkst https://www.nasa.gov/specials/artemis/ 

***