Ионосфера Луны состоит из пыли

Ученых давно интересовало, почему у Луны такая плотная ионосфера. Дело в том, что плотность лунной атмосферы в миллиарды раз меньше, чем у земной. Откуда же взялась ионосфера в безвоздушном пространстве? Впрочем, Тим Стаббс из Центра космических полетов НАСА имени Годдарда полагает, что ему удалось разгадать загадку: всему виной лунная пыль!

Фото:

Предполагается, что Луна возникла примерно 4,5 миллиарда лет назад в результате столкновения Земли с крупным космическим телом размером с планету Марс. Согласно астрофизической гипотезе, этот толчок "выбил" из нашей планеты кусок расплавленной мантии, который позднее сформировался в естественный спутник… Как выяснилось, у Луны имеется слабое магнитное поле, являющееся, видимо, следствием тектонической активности. А вот атмосфера у нее практически отсутствует, поэтому небо над Луной всегда черное, даже в "дневное" время.

Читайте также: На Луне поселился… титан!

Из-за отсутствия атмосферы поверхность Луны подвержена воздействию солнечного ветра, водородные ионы которого внедряются в так называемый реголит — смесь тонкой пыли и скалистых обломков, образующихся в результате падения на спутник метеоритных тел. Под влиянием метеоритной бомбардировки грунт взрыхляется и перемешивается, его частицы как бы "спекаются" и уплотняются. Толщина такого слоя может составлять от нескольких сантиметров до нескольких десятков метров.

Первые доказательства того, что у Луны имеется ионосфера, были получены в 1970-х годах, когда советские орбитальные зонды Луна-19 и Луна-22 обнаружили на расстоянии десятков километров над поверхностью естественного спутника Земли слой заряженных частиц, содержащий до 1000 электронов на один кубический сантиметр. Впоследствии сведения о наличии вокруг Луны плотной ионосферной оболочки подтвердились. Но откуда она взялась, было совершенно непонятно.

Так, у нашей планеты ионосфера представляет собой слой ионизированного газа, который выделяется из частиц воздуха под воздействием солнечных лучей (ультрафиолета). Для земной жизнедеятельности ионосфера играет важную роль. В частности, она отражает радиоволны, влияя на связь и навигацию. Возмущения ионосферы могут приводить к сбоям в работе приборов GPS.

Как видим, для создания ионосферы нужен воздух. У Луны же практически нет атмосферы, по крайней мере, в нашем понимании. Правда, на поверхность спутника просачивается небольшое количество газа, который образуется в результате радиоактивного распада в лунных недрах и воздействия солнечного ветра. Содержание газов у поверхности Луны в "ночное" время не превышает 200 000 частиц на один кубический сантиметр. "Днем" оно увеличивается вдвое за счет дегазации грунта. Такая концентрация соответствует состоянию глубокого вакуума, поэтому днем поверхность Луны накаляется до +120 градусов по Цельсию, а в ночные часы или даже в тени она остывает до -160 градусов по Цельсию. При этом газовая оболочка вокруг Луны настолько тонка, что ее обычно называют не атмосферой, а "экзосферой". И, разумеется, ионосфере тут взяться неоткуда. Но она есть!

На протяжении сорока лет это представляло загадку для астрофизиков. И лишь недавно исследователь Тим Стаббс выдвинул неожиданную гипотезу: лунная ионосфера формируется из пыли! В пользу этого, по мнению Стаббса, может служить тот факт, что астронавты Apollo 15 наблюдали над горизонтом Луны загадочное свечение. Оно могло быть вызвано ионизацией пылевых частиц, которые светятся в лучах восходящего или заходящего солнца. Как полагает ученый, возникающего при этом электрического заряда вполне хватает, чтобы поддерживать ионосферную оболочку. А пыли на Луне, как мы знаем, вполне предостаточно.

Однако для астрофизики ионосфера из ионизированной пыли вместо газа — явление совершенно новое. Пока никто не может предвидеть, как такая пылевая ионосфера будет вести себя в разные периоды лунных суток или в различных фазах солнечного цикла, и какое воздействие она может оказывать на радиосвязь и навигацию, если они будут со временем развиваться на Луне в процессе ее освоения…

Читайте также: Своя луна для спутника Сатурна

Возможно, ответы на эти вопросы будут получены при помощи находящегося сейчас на лунной орбите зонда ARTEMIS, а также аппарата LADEE, который планируется запустить в 2013 году и в задачи которого будет входить именно исследование лунной экзосферы.

Читайте самое интересное в рубрике "Наука и техника"