Что известно о лунной атмосфере
Атмосфера Луны
Есть ли у Луны атмосфера? Читать описание состояния разреженной газовой оболочки спутника, исследования состава, влияние почвы, солнечного ветра и света с фото.
Есть ли прочная атмосфера на Луне? Нет. Поэтому до сих пор существует подозрение, что миссия Аполлона могла быть поддельной (флаг не мог развиваться, так как нет ветра). Но там есть очень тонкий газовый слой, который технически именуют атмосферой Луны.
В этом слое газы настолько распространены, что практически не сталкиваются. Они напоминают микроскопические пушечные ядра, путешествующие по изогнутым траекториям и отражающиеся от поверхности. Если брать по объему, то на один см 3 атмосферы приходится 100 молекул (на уровне моря Земли на см 3 выпадает 100 миллиардов миллиард молекул). Общая масса газов – 25000 кг.
Это тонкий и яркий полумесяц, замеченный несколько раз во время полета Аполлона. Фото сделано камерой аппарата Клементина, когда Солнце расположилось за спутником. Белая область на краю – Свечение Лунного Горизонта, а яркая точка сверху – Венера
Появлению атмосферы Луна обязана процессу дегазации. Это выпуск газов из пространства из-за радиоактивного распада. Подобное может возникать и во время землетрясения. Освободившись, легкие газы удаляются в пространство.
Кроме того, газы из почвы выделяются из-за постоянного влияния солнечного света и ветра, а также микрометеоритов, падающих на поверхность. Это называют распылением. Такие газы могут удалиться в космос или же путешествуют по лунной почве. Распыление способно объяснить, каким образом лед накапливается в кратерах. Кометы могли оставить на спутнике молекулы воды, которые собрались в кратерах и создали толстые ледяные слои.
Лунное сияние
Ультрафиолетовые солнечные лучи влияют на выделившиеся газы, из-за чего выталкиваются электроны. Они получают электрический заряд, который отправляет частицы высоко в небо. Ночью происходит обратный процесс, в котором электроны оседают на почву.
Этот пыльный фонтан функционирует вдоль границы между днем и ночью, создавая Свечение Лунного Горизонта. Астронавты описывали лунную пыль, как липкий песок. Это становится причиной опасности для техники. Когда команда вернулась на Землю, то их скафандры были потерты. Поэтому придется узнать как можно больше о лунных процессах, прежде чем отправлять новые человеческие миссии. А пока вы знаете, как выглядит лунная атмосфера.
Результаты нового исследования показывают, что миллиарды лет назад на Луне была атмосфера
Естественный спутник Земли будоражит умы ученых мужей и обычных людей многие тысячелетия. Даже сейчас, обладая самыми современными научными инструментами астрономы и их коллеги из других отраслей науки точно не могут сказать, каким образом Луна сформировалась. Также не представляется возможным узнать, что собой представляла собой Луна несколько миллиардов лет назад. Конечно, есть теории и гипотезы на этот счет, но у большинства существуют определенные изъяны.
Как бы там ни было, но о Луне предстоит узнать еще много нового. Некоторые открытия могут быть неожиданными. Недавно НАСА опубликовало результаты исследования, согласно которым у Луны давным-давно существовала атмосфера. Правда, не кислородная, здесь не стоит обманываться, представляя себе пасторальную картину с голубым небом, водоемами и живыми организмами. Речь идет об атмосфере из вулканических газов.
Извержений, судя по всему, было настолько много, что газы, выбрасываемые вулканами, не успевали уйти в открытый космос и оставались на Луне в виде не слишком плотного атмосферного слоя. Конечно, это была не полноценная атмосфера, она ушла вскоре после того, как только снизилась частота извержений вулканов. Правда «вскоре» — это по геологическим меркам, а не человеческим. Но, тем не менее, Луна не всегда была мертвым каменным шаром.
Компоненты атмосферы были обычными для вулканических выбросов. Это угарный газ, диоксид серы и прочие соединения. То, что извержений было действительно много, практически никем не подвергается сомнению — на поверхности Луны достаточно доказательств. Максимальной толщины атмосфера достигала 3,5 млрд лет назад. Появившись, она продолжала существовать примерно около 70 млн лет. Потом все газы просто ушли в космос.
Максимальное количество газообразных соединений вышло на поверхность после того, как лавовые потоки заполнили море Спокойствия и море Дождей. Это были два очень масштабных извержений, которые произошли 3,8 и 3,5 млрд лет назад соответственно. Лавовые поля были изучены астронавтами «Аполлонов», миссий 15 и 17. Им удалось собрать образцы пород, которые помогли установить возраст извержений и примерный состав газов, вырвавшихся из-под поверхности.
В ходе извержений на поверхность выходили не только диоксид серы, углекислый газ, но и пары воды. «Общий объем воды, освободившейся в ходе извержений, в два раза больше объема воды в озере Тахо». Большая часть паров ушла в космос, но часть осталась на лунных полюсах. Возможно, там до сих пор есть лед, который образовался в незапамятные времена.
Выше говорилось о том, что атмосфера была не очень плотной. Но это по сравнению с Землей или газовыми гигантами. В то же время, эта атмосфера была плотнее, чем газовый покров Марса сегодня. Плюс ко всему, Луна находилась в три раза ближе к Земле. Вне всяких сомнений, та Луна чрезвычайно любопытным зрелищем для наблюдателя Земли. Жаль только, что на Земле тогда не было никаких наблюдателей, так что любоваться и восхищаться всем этим было некому.
То, что на Луне есть водяной лед — огромный плюс для возможных колонистов естественного спутника Земли. Сейчас в США все активнее говорят о том, что Луну стоит колонизировать прежде Марса, ну а залежи льда могут послужить важным доводом в пользу основания колонии. Конечно, этот лед еще необходимо изучить для того, чтобы понять, действительно ли он пригоден для человека, нет ли каких-либо примесей, которые сделают невозможным использование в качестве источника воды.
Кроме полюсов, водяной лед на Луне есть в кратерах и прочих местах, куда не проникают солнечные лучи. Плюс ко всему, здесь есть много бесплатной энергии — солнечные лучи освещают огромную площадь. И при помощи энергии колонисты смогут получать топливо для ракет, а также кислород для дыхания.
И все это стало возможным благодаря тому, что миллиарды лет назад на Луне происходили мощнейшие вулканические извержения с выходом большого количества газов.
Атмосфера Луны
Источниками атмосферы являются как внутренние процессы (выделение газов из коры Луны и вулканизм), так и внешние — падения микрометеоритов, солнечный ветер. Луна не удерживает на себе все выделяющиеся газы, поскольку имеет слабую гравитацию; большая часть газов, поднимающихся с её поверхности, рассеивается в космосе.
Концентрация частиц у поверхности Луны значительно меняется в зависимости от времени лунных суток: ночью на 1 см³ приходится 105 частиц, а днём 104. Для Земли этот показатель составляет 2,7⋅1019.
В рамках проекта Аполлон были проведены исследования атмосферы Луны, в результате которых было обнаружено присутствие в ней атомов аргона и гелия; последующие наблюдения с Земли показали наличие ионов натрия и калия.
В 1991 исследователями из Бостонского университета был обнаружен натриевый «хвост», простирающийся до 15—20 радиусов Луны в сторону, противоположную Солнцу.
Для непосредственного изучения лунной атмосферы в сентябре 2013 года был запущен зонд LADEE.
Связанные понятия
10° в плоскости эклиптики, наблюдаемого с противоположной стороны от Солнца (элонгация в 180°).
В небесной механике механизмом, эффектом или резонансом Лидова или Лидова—Козаи называется периодическое изменение соотношения эксцентриситета и наклонения орбиты под воздействием массивного тела или тел. Либрации (колебанию около постоянного значения) подвержен аргумент перицентра.
Косми́ческие ско́рости (первая v1, вторая v2, третья v3 и четвёртая v4) — характерные критические скорости движения космических объектов в гравитационных полях небесных тел и их систем. Космические скорости используются для характеристики типа движения космического аппарата в сфере действия небесных тел: Солнца, Земли и Луны, других планет и их естественных спутников, а также астероидов и комет.
Субкори́чневые ка́рлики или кори́чневые субка́рлики — холодные формирования, по массе лежащие ниже предела коричневых карликов. Их в большей мере принято считать планетами. Масса их меньше 0,012 массы Солнца или, соответственно, 12,57 массы Юпитера, нижний предел не определён. В то же время, схема образования субкоричневых карликов схожа со схемой образования звёзд. Они рождаются путём коллапса газового облака, а не аккрецией или коллапсом ядра из материала околозвёздного диска, как планеты. Научное.
Спутниками-«пастухами» называют небольшие естественные спутники газовых планет в Солнечной системе, которые не позволяют крайним частицам кольца уходить от него в стороны. Они как бы «пасут» частицы, за что и получили своё название «пастухов».
Есть ли на Луне атмосфера?
Утверждение о том, что атмосфера у Луны отсутствует, одновременно и правильное, и ошибочное. Плотной газовой оболочки, способной защитить поверхность от падения метеоритов, а жизнь на ней — от смертоносного космического излучения, у нашего спутника нет. Но у него есть тонкая и сильно разреженная газовая оболочка, которую можно считать атмосферой.
Плотность лунной атмосферы
Плотность лунной атмосферы в 10 триллионов раз меньше, чем атмосферы Земли. Плотность зависит от лунных «суток»: на освещенной солнцем дневной стороне у поверхности лунной почвы концентрация ионов газа в 1 см³ составляет 10 в 4 степени, а на темной ночной — 10 в 5 степени. Для нашей планеты этот показатель равен 2,7х10 в 19 степени.
Лунная атмосфера настолько разрежена, что для того чтобы произошло столкновение двух атомов присутствующих в ней газов, им нужно проделать путь длиной больше 10 радиусов Луны ночью и 100 — днем.
До тех пор, пока они не разгонятся больше 2,38 км/с, чтобы улететь в космос, или не замедлятся до 1,68 км/с, чтобы быть притянутыми гравитацией спутника, молекулы в этой газовой прослойке движутся вокруг Луны по эллиптическим орбитам, как микроскопические спутники.
Какие газы присутствуют
В атмосфере Луны нет воздуха, ее основу составляют:
В 1991 г. у Луны был обнаружен небольшой — размером 15-20 радиусов — натриевый хвост. Это открытие позволило сделать вывод о присутствии в лунной атмосфере небольшого количества ионов натрия и калия.
Американская космическая станция Lunar Prospector Orbiter (Лунный геолог) обнаружила у поверхности Луны следы радиоактивных изотопов радона и полония. Общую массу газовой прослойки Луны ученые оценивают в 25000 кг.
Как влияет разреженная атмосфера
Отсутствие атмосферы делает Луну уязвимой перед жестким космическим излучением, способным уничтожить все формы жизни на ее поверхности.
Также без атмосферы она подвержена большим температурным колебаниям. Освещенная Солнцем сторона спутника разогревается до +127ºС, а на неосвещенной температура составляет 173ºС ниже нуля.
На дне глубоких кратеров Лунных вулканов, куда Солнце никогда не заглядывает, температура опускается почти до абсолютного нуля — минус 247ºС. Таких низких температур пока не было зафиксировано даже на Плутоне.
Не имея атмосферы, Луна беззащитна перед метеоритной угрозой. Бомбардировка ее поверхности микрометеоритами, которые на Земле полностью сгорают, не достигая поверхности, на Луне происходит постоянно.
Что случилось с атмосферой Луны
Причина тонкой газовой оболочки — сравнительно низкая гравитация спутника. Из-за нее большинство молекул газов рассеиваются в космическом пространстве. Но так было не всегда.
По одной из гипотез, около 3,5 млрд лет назад у Луны на протяжении 70 млн лет была собственная атмосфера, плотность которой втрое превышала сегодняшнюю марсианскую. В это время на нашем спутнике был пик активности лунных вулканов, вместе с лавой выбрасывалось столько газов, что их хватало не только для замещения улетевших в космос молекул, но и для увеличения их количества.
Поднятая лунная пыль служила своеобразной прослойкой, не дававшей поверхности перегреваться днем и переохлаждаться ночью.
Причиной, почему эта атмосфера не сохранилась, явилось затухание активной вулканической деятельности: все больше пыли оседало на поверхность и все меньше газов выбрасывалось в окололунное пространство. Когда количества новых молекул газов стало не хватать для возмещения поглощенных космосом, наступила критическая точка, и лунная атмосферная оболочка стала истощаться, пока не исчезла.
Сегодняшняя тонкая газовая оболочка, состоящая в основном из молекул водорода и ионов гелия, аргона и метана, — это совокупность нескольких физических процессов:
Во время радиоактивного распада вещества, который непрерывно протекает в недрах Луны, выделяются свободные изотопы газов. Поднимаясь на поверхность, они становятся основой газовой прослойки. Дальше в ее формировании участвует Солнце.
На дневной стороне Луны большинство атомов водорода разгоняются до скорости свыше 2,38 км/с (минимальная скорость, необходимая для преодоления лунного притяжения) и улетают в космическое пространство. На ночной стороне скорость молекул сильно снижается, и они опускаются на поверхность.
Ионы других газов тяжелее водорода (гелий — в 2 раза, неон — в 10, аргон — почти в 20), и развить достаточную скорость, чтобы улететь, не могут. На освещенной Солнцем стороне они находятся над ее поверхностью, на неосвещенной — на ней.
Еще один источник пополнения газовой прослойки — маленькие метеориты, регулярно падающие на поверхность спутника. От их ударов поднимается не только лунная пыль, но и молекулы лежащих на ней газов.
Атмосфера Луны
Естественный спутник нашей планеты вызывает множество вопросов со стороны тех, кто проводит за ним наблюдения. А это не только астрономы, обычные люди тоже выражают заинтересованность. Но самый занимательный вопрос – это есть ли атмосфера Луны? А ведь при её наличии нельзя отрицать факта существования жизни на космическом шарике по соседству. Хотя бы в самой примитивнейшей форме.
Есть или отсутствует – вот в чём главный вопрос
Ответ на него одновременно утвердительный и отрицательный, что несведущему человеку покажется странным. Ведь каждый сразу скажет, что атмосферы у Луны нет. В действительности это палка о двух концах. С одной стороны, плотная оболочка, способная защитить лунную поверхность от метеоритной атаки либо негативного космического воздействия отсутствует. Жизнь просто неспособна зародиться в таких ужасных условиях. Но с другой – спутник Земли покрывает тонкий газовый сильно разреженный слой и её как раз можно считать атмосферой.
Плотность лунной «атмосферы»
Если ради эксперимента собрать весь газ Луны и взвесить его, масса получится ничтожной по мерам планетарного уровня – смехотворные 25 тонн. Без соответствующего снаряжения, любой живое существо в лучшем случае протянет несколько секунд, не более.
Состав лунной атмосферы
В газовом слое нет воздуха, в его основе газы:
Участники снаряжённой экспедиции проекта «Аполлон» взяли первые пробы, что позволило установить присутствие ионов гелия и аргона. Значительно позднее было обнаружено, что атмосфера Луны содержит водород, калий, натрий при использовании специального оборудования (наблюдение велось с Земли).
Но откуда взялись эти газы? На Земле в этом участвуют разные живые организмы, включая людей в результате многочисленных биохимических процессов. Но что относительно Луны, где ничего живого? Основное объяснение – частицы заносятся метеоритами и солнечным ветром. И поскольку у спутника нет защитного барьера, то камушков на его поверхность падает больше, нежели на нашу планету.
Помимо газа, метеориты могут принести и воду. А так как плотность Луны очень маленькая, то влага, вместо того чтобы испаряться, собирается в кратерах. Это и вынуждает учёных найти хоть незначительные её запасы, что станет настоящим прорывом.
Влияние разреженной атмосферы
Теперь о метеоритах. В земной атмосфере тела сгорают под действием сил трения. В течение года наша планета обогащается пылью от кусков разного размера и в количестве 60 тысяч кг. А на сателлит метеориты приземляются в первозданном состоянии.
Раньше было по-другому…
Атмосфера Луны не всегда была в том состоянии, котором находится на текущий момент. Вид современного спутника зрелище удручающее. Но ведь раньше всё было иначе – к такому шокирующему выводу пришли эксперты несколько лет назад.
Отмотаем время на 3.5 миллиарда лет назад – происходит формирование спутника Земли в сопровождении бурной деятельности. Извергаются вулканы с выплёскиванием магмы на поверхность и выбрасыванием большого количества оксида серы, углекислого газа, воды. То есть у Луны формировалась собственная атмосфера, причём её плотность была в 3 раза выше, нежели оболочка Марса (на текущий момент).
Такая «деятельность» продолжалась 70 миллионов лет. В результате активности была поднята лунная пыль, из-за чего создалась прослойка, позволяющая избегать переохлаждения и перегрева поверхности.
Но время шло, вулканическая активность затухала из-за чего пыль начала оседать. Вдобавок слабое притяжение не могло сдерживать газы – они испарялись. В итоге всё привело к тому, что мы сейчас и видим на небе.