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»
В сравнении с оболочкой Земли атмосфера Луны имеет ничтожную плотность – она меньше в 10 триллионов раз! В зависимости от времени суток показатели меняются:
На солнечной стороне поверхности (лунные «сутки») плотность равна 10 000 молекул газа на 1 см 3 .
На тёмной стороне («ночь») в 10 раз больше – 10 5 .
Теперь стоит сравнить со значением нашей планеты – 2,7х10 19 ! Кому интересна система наименования чисел, то счёт здесь идёт уже на квинтиллионы. То есть с такими показателями плотности вероятность жизни (в нашем привычном понимании) невозможна.
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
Как уже понятно, жизнь на какой-либо планете невозможна без атмосферы. С Луной всё сложно и просто одновременно. Как такого влияния на космическое тело просто нет, но к чему это приводит – уже другой вопрос. На Луне кардинальные колебания температуры. Освещённая часть поверхности нагревается до +127 °C. Скрытые от Солнца регионы остывают до -173 °C. В глубоких кратерах, куда вообще не проникают лучи космического светила, показатели и вовсе близки к абсолютному нулю -247 °C. Даже на Плутоне не было зафиксировано такой температуры.
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.
Источник
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:
- молекулы водорода;
- ионы гелия;
- ионы метана;
- ионы аргона;
- ионы неона.
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:
- радиоактивного распада вещества в недрах Луны;
- воздействия на поверхность солнечных лучей и космического излучения;
- падения метеоритов.
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.
Источник
Древняя Луна имела атмосферу
Результаты нового исследования астрономов говорят о том, что около 3-4 миллиардов лет назад наша Луна обладала атмосферой. Она сформировалась тогда, когда под воздействием вулканической активности наш спутник затвердел, а образующийся от этой активности газ накапливался так быстро, что в конечном итоге окружил Луну.
Поверхность нашего спутника покрыта ударными кратерами, заполненными вулканическим базальтом. Эти базальтовые равнины, называемые астрономами морями, сформировались из магмы, которая извергалась из недр спутника на поверхность, создавая настоящие лавовые потоки. Астронавты, участвовавшие в космической программе «Аполлон», привезли на Землю образцы этих лунных базальтовых отложений, и благодаря их анализу мы теперь знаем, что лавовые потоки содержали угарный и другие газы, серу и даже составляющие структурные элементы воды.
Сейчас у нашей Луны нет атмосферы, так как она не обладает достаточно мощным магнитным полем и нужной массой для того, чтобы ее удержать. В отличие от Земли, которая обладает и нужной массой, и силой магнитного поля, способными удержать атмосферу, любая образующаяся атмосфера вокруг Луны будет быстро сдута солнечными ветрами. Однако новое исследование указывает на то, что Луна действительно могла иметь атмосферу до того, как случилось подобное.
Команда ученых изучила образцы и выяснила, сколько газа должно было появиться и накопиться, чтобы имелась возможность сформировать вокруг Луны такую переходную атмосферу. Оказалось, что пик вулканической активности на спутнике наступил около 3,5 миллиарда лет назад, тогда, когда атмосфера спутника обладала самой плотной формой. После своего формирования она просуществовала около 70 миллионов лет, после чего была отброшена и затеряна в космосе. Во время периода, когда Луна обладала атмосферой, спутник находился почти в три раза ближе к Земле, чем сейчас, и гораздо крупнее выглядел на ночном небе нашей планеты.
«Результаты этой работы заставляют существенно изменить наши взгляды на Луну как на безвоздушный, неживой кусок космического камня, так как когда-то наш спутник был окружен атмосферой, причем более плотной, чем обладает, например, нынешний Марс», — прокомментировал старший научный сотрудник Ассоциации космических исследований университетов Дэвид Кринг порталу Phys.org.
Новые полученные данные носят важный характер для будущих астронавтов, планирующих участие в лунных миссиях и последующих космических исследованиях. Ученые предполагают, что составные летучие компоненты древней атмосферы Луны могли сохраниться ближе к полюсам спутника, а также в холодных, постоянно затененных областях. Если это так, то на Луне прямо сейчас может иметься источник льда, который будущие астронавты и колонисты смогут использовать для производства питьевой воды, выращивания пищи и других потребностей. Отложения льда в сочетании с имеющимися в них химическими элементами могут также использоваться для производства топлива и воздуха как для наземных лунных операций, так и за пределами спутника, который планируется превратить в площадку для последующих космических миссий и полетов в дальний космос. Кроме того, наличие любого полезного элемента на Луне будет означать, что его не придется везти туда с Земли – преимущество колоссальное, особенно если учесть, как дорого обходится доставка полезных грузов в космос.
Источник
Атмосфера Луны — Atmosphere of the Moon
В атмосфере Луны очень мало газов, окружающих Луну . Для большинства практических целей считается, что Луна окружена вакуумом . Повышенное присутствие атомных и молекулярных частицы , в его окрестностях по сравнению с межпланетной средой , называемой « лунной атмосферой » для научных целей, ничтожно мало по сравнению с газовыми оболочками , окружающей Землю и большинство планет на Солнечной системе . Давление этой небольшой массы составляет около 3 × 10 -15 атм (0,3 нПа ), меняется в течение дня, а общая масса составляет менее 10 метрических тонн. В противном случае считается, что у Луны нет атмосферы, потому что она не может поглощать измеримые количества излучения, не выглядит слоистой или самовращающейся и требует постоянного пополнения из-за высокой скорости, с которой ее газы теряются в космосе.
Роджер Джозеф Боскович был первым современным астрономом, который в своей книге De lunae atmosphaera (1753 г.) заявил об отсутствии атмосферы вокруг Луны .
СОДЕРЖАНИЕ
Источники
Одним из источников лунной атмосферы является дегазация : выделение таких газов, как радон и гелий, в результате радиоактивного распада в коре и мантии . Другой важный источник — бомбардировка лунной поверхности микрометеоритами , солнечным ветром и солнечным светом в процессе, известном как распыление .
Скорость побега и удержание атмосферы
- быть повторно имплантированным в реголит в результате гравитации Луны ;
- полностью покинуть Луну, если частица движется со скоростью полета на Луне, равной 2,38 км / с (1,48 миль / с) или 5,328 миль / ч (8,575 км / ч);
- быть потеряны в космосе либо из-за давления солнечного излучения, либо, если газы ионизированы , из-за уноса магнитным полем солнечного ветра .
Состав
Та небольшая атмосфера, которую имеет Луна, состоит из некоторых необычных газов, включая натрий и калий , которых нет в атмосферах Земли, Марса или Венеры . На уровне моря на Земле каждый кубический сантиметр атмосферы содержит примерно 10 19 молекул; для сравнения, в том же объеме лунная атмосфера содержит менее 10 6 молекул. На Земле это считается очень хорошим вакуумом. Фактически, плотность атмосферы у поверхности Луны сравнима с плотностью некоторых из самых удаленных краев атмосферы Земли, где вращается Международная космическая станция .
Элементы натрия и калий были обнаружены в атмосфере Луны с помощью земных спектроскопических методов , а изотопы радона-222 и полония-210 были определены на основе данных, полученных с помощью спектрометра альфа-частиц Lunar Prospector . Аргон-40 , гелий-4 , кислород и / или метан ( CH
4 ), азот ( N
2 ) и / или оксид углерода ( CO ) и диоксид углерода ( CO
2 )) были обнаружены наземными детекторами, установленными астронавтами » Аполлона» .
Средние дневные содержания элементов, которые, как известно, присутствуют в лунной атмосфере, в атомах на кубический сантиметр, следующие:
Это дает около 80 000 общих атомов на кубический сантиметр, что незначительно превышает количество, которое, как предполагается, существует в атмосфере Меркурия . Хотя это намного превышает плотность солнечного ветра, которая обычно составляет всего несколько протонов на кубический сантиметр, это фактически вакуум по сравнению с атмосферой Земли.
На Луне также может быть тонкая «атмосфера» электростатически левитирующей пыли. Подробнее см. Лунная пыль .
Древняя атмосфера
В октябре 2017 года ученые НАСА из Центра космических полетов Маршалла и Лунно-планетарного института в Хьюстоне объявили о своем открытии, основанном на исследованиях образцов лунной магмы, извлеченных миссиями Аполлона , о том, что Луна когда-то имела относительно толстую атмосферу в течение определенного периода 70 миллионов лет между 3 и 4 миллиардами лет назад. Эта атмосфера, образованная газами, выброшенными в результате извержений вулканов на Луне, была вдвое толще атмосферы современного Марса . На самом деле было высказано предположение, что эта древняя атмосфера могла поддерживать жизнь, хотя никаких доказательств существования жизни найдено не было. В конце концов, древняя лунная атмосфера была унесена солнечными ветрами и рассеяна в космосе.
Смотрите также
Портал Солнечной системы
Портал Солнечной системыРекомендации
Эта статья включает материалы, являющиеся общественным достоянием, из документа Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства : «Есть ли на Луне атмосфера?» .
Источник