księżycowy eksperyment składu atmosfery (LACE) podczas misji Apollo 17. Image credit: NASA

do niedawna większość ludzi akceptowała konwencjonalną mądrość, że Księżyc praktycznie nie ma atmosfery., Tak jak odkrycie wody na Księżycu zmieniło naszą podręcznikową wiedzę o najbliższym niebieskim sąsiadie Ziemi, ostatnie badania potwierdzają, że nasz Księżyc rzeczywiście ma atmosferę składającą się z pewnych niezwykłych gazów, w tym sodu i potasu, które nie występują w atmosferach Ziemi, Marsa czy Wenus. To nieskończona ilość powietrza w porównaniu z ziemską atmosferą., Na poziomie morza na Ziemi oddychamy w atmosferze, gdzie każdy centymetr sześcienny zawiera 10 000 000 000 000 000 000 000 cząsteczek; dla porównania atmosfera księżycowa ma mniej niż 1 000 000 cząsteczek w tej samej objętości. To wciąż brzmi jak dużo, ale to jest to, co uważamy za bardzo dobrą próżnię na Ziemi. W rzeczywistości gęstość atmosfery na powierzchni Księżyca jest porównywalna z gęstością najbardziej oddalonych krawędzi atmosfery ziemskiej, na których orbituje Międzynarodowa Stacja Kosmiczna.
z czego składa się atmosfera Księżyca? Mamy kilka wskazówek., Podczas misji Apollo 17 na powierzchni Księżyca wykonano instrument zwany księżycowym eksperymentem składu atmosfery (LACE). Wykrył niewielkie ilości wielu atomów i cząsteczek, w tym helu, argonu i prawdopodobnie neonu, amoniaku, metanu i dwutlenku węgla. Stąd na Ziemi, naukowcy za pomocą specjalnych teleskopów, które blokują światło z powierzchni Księżyca, byli w stanie zrobić obrazy poświaty z atomów sodu i potasu w atmosferze Księżyca, ponieważ są one zasilane przez słońce. Mimo to, mamy tylko częściową listę tego, co składa się na księżycową atmosferę., Oczekuje się wielu innych gatunków.
uważamy, że istnieje kilka źródeł gazów w atmosferze Księżyca. Należą do nich wysokoenergetyczne fotony i cząstki wiatru słonecznego wyrzucające Atomy z powierzchni Księżyca, reakcje chemiczne między wiatrem słonecznym a powierzchnią Księżyca, parowanie materiału powierzchniowego, materiał uwolniony w wyniku uderzenia komet i meteoroidów oraz gazowanie z wnętrza Księżyca. Ale które z tych źródeł i procesów są ważne na Księżycu? Nadal nie wiemy.,
wraz z odkryciem znacznych złóż lodu na biegunach księżyca przez NASA Lunar CRater Observation and Sensing Satellite (LCROSS) i Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) oraz odkryciem cienkiego rozpraszania cząsteczek wody w księżycowej glebie przez Obserwatorium rentgenowskie Chandrayaan, kolejna fascynująca możliwość wzbudziła zainteresowanie naukowców. Atmosfera księżyca może odgrywać kluczową rolę w potencjalnym księżycowym cyklu wodnym, ułatwiając transport cząsteczek wody między obszarami polarnymi i dolnymi szerokościami geograficznymi., Księżyc może być nie tylko bardziej mokry niż myśleliśmy, ale także bardziej dynamiczny.
jedną z krytycznych różnic między atmosferami ziemi i księżyca jest sposób poruszania się cząsteczek atmosfery. Tutaj, w gęstej atmosferze na powierzchni ziemi, ruch cząsteczek jest zdominowany przez zderzenia między cząsteczkami. Jednak atmosfera księżyca jest tak cienka, atomy i cząsteczki prawie nigdy nie zderzają się. Zamiast tego mogą podążać ścieżkami łukowymi wyznaczonymi przez energię otrzymaną z procesów opisanych powyżej oraz przez przyciąganie grawitacyjne Księżyca.,
techniczną nazwą tego typu cienkiej, bezkolizyjnej atmosfery, która rozciąga się aż do ziemi, jest „powierzchniowa egzosfera graniczna.”Naukowcy uważają, że może to być najczęstszy typ atmosfery w Układzie Słonecznym. Poza Księżycem, Merkurym, większymi asteroidami, wieloma księżycami olbrzymich planet, a nawet niektórymi odległymi obiektami Pasa Kuipera poza orbitą Neptuna, wszystkie mogą mieć powierzchniowe egzosfery graniczne. Ale pomimo tego, jak powszechne jest tego typu atmosfera, wiemy o niej bardzo niewiele., Posiadanie jednego tuż obok na naszym Księżycu daje nam wyjątkową okazję, aby poprawić nasze zrozumienie.
jednym z celów Eksploratora atmosfery księżycowej i środowiska pyłowego (LADEE) jest określenie składu i struktury atmosfery księżycowej oraz zrozumienie, w jaki sposób zmieniają się one wraz z upływem czasu i w miarę zmieniających się warunków zewnętrznych. Pomiary LADEE przychodzą w kluczowym momencie: wraz z rosnącym zainteresowaniem księżycem przez wiele narodów, przyszłe misje mogą znacząco wpłynąć na naturalny skład atmosfery księżycowej.