Группа исследователей проследила изменения в атмосфере Луны, зависящие от воздействия Солнца и метеорных потоков. «Мы смогли наблюдать дыхание лунной атмосферы», - говорит ведущий автор исследования Энтони Колапрет (Anthony Colaprete) из Исследовательского центра Эймса (ASA's Ames Research Centre) в Калифорнии.
Хотя обычно говорят, что атмосферы у Луны нет, на самом деле спутник Земли имеет газовую оболочку, состоящую преимущественно из водорода, гелия, неона и аргона. Только лунная атмосфера крайне разрежена, ее плотность в десять триллионов раз меньше, чем плотность атмосферы Земли. Слабая сила тяготения Луны не в состоянии удерживать большое количество газов. Лунная атмосфера практически не влияет на процессы, которые происходят на поверхности Луны.
Однако именно такие крайне разряженные атмосферы очень распространены в космосе. Подобные атмосферы имеются у Меркурия, спутников Марса, астероидов, вероятно, есть они и у экзопланет. Лунная атмосфера как наиболее доступный представитель этого типа атмосфер вызывает интерес у ученых. Для ее исследования в 2013 году был запущен автоматический зонд LADEE (Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer — «Исследователь лунной атмосферы и пылевого окружения»), проработавший на окололунной орбите до апреля 2014 года.
Анализируя данные LADEE, ученые проследили, как изменяется содержание калия и натрия в лунной атмосфере. Они обнаружили, что их концентрация меняется в зависимости от двух факторов. Во-первых, каждый лунный день ультрафиолетовое излучение Солнце, а также испускаемые Солнцем ядра водорода и гелия, попадая на поверхность Луны, усиливают выделение из лунного грунта частиц калия и натрия. Когда же Луна попадает в зону магнитосферы Земли, блокирующую солнечное излучение, концентрация калия и натрия в лунной атмосфере вновь падает.
Вторым фактором оказались метеорные потоки. Бомбардируя Луну, метеориты тоже усиливают выделение газов с ее поверхности. Астрономы обнаружили такой эффект, вызываемый по меньшей мере тремя крупными метеорными потоками: Леонидами (14 – 21 ноября), Геминидами (4 – 14 декабря) и Квадрантидами (28 декабря – 7 января). Вместе они обеспечивают пик содержания натрия, который держится в течение января, а полностью спадает лишь за два – три месяца. «Чтобы оправиться от метеорных бурь, Луне требуются месяцы», – комментирует этот факт Энтони Колапрет. Содержание калия в лунной атмосфере также растет из-за метеорных потоков, но не так сильно, как натрия.
Также ученые обнаружили, что содержание калия в разных участках атмосферы, зависит от состава лунных пород, лежащих под ними. Калия больше там, где залегают минералы, содержащие редкоземельные элементы и фосфор. Предполагается, что химический состав лунного грунта может играть роль в выделении калия в атмосферу.
Результаты исследования опубликованы в журнале Science.
