Естественный спутник миллиарды лет поглощал атмосферу Земли
Луна миллиарды лет поглощала атмосферу Земли, обвиняют естественный спутник нашей планеты ученые. Согласно новому исследованию, частицы из атмосферы Земли переносились в космос солнечным ветром и миллиарды лет оседали на Луне, смешиваясь с лунным грунтом.
© Spada/Keystone Press Agency/ Global Look Press
Это исследование, отмечает CNN, проливает новый свет на загадку, которая сохраняется уже более полувека с тех пор, как миссии «Аполлон» доставили на Землю лунные образцы со следами таких веществ, как вода, углекислый газ, гелий и азот, содержащихся в реголите — пыльном поверхностном слое Луны.
Прежние исследования предполагали, что источником некоторых из этих веществ было Солнце. Но в 2005 году исследователи из Токийского университета предположили, что они также могли образоваться из атмосферы молодой Земли до того, как у нее появилось магнитное поле около 3,7 миллиарда лет назад. Авторы подозревали, что магнитное поле, оказавшись на месте, остановило бы поток, захватив частицы и затруднив или сделав невозможным их выход в космос.
Теперь новое исследование опровергает эту версию, предполагая, что магнитное поле Земли, возможно, способствовало, а не блокировало перенос атмосферных частиц на Луну, который продолжается и по сей день, отмечает CNN.
“Это означает, что все это время Земля снабжала лунный грунт летучими газами, такими как кислород и азот, — комментирует Эрик Блэкман, соавтор нового исследования и профессор кафедры физики и астрономии Университета Рочестера в Нью-Йорке. – Долгое время считалось, что Луна изначально образовалась в результате столкновения астероида с протоземлей, во время которого произошло значительное первоначальное перемешивание таких летучих веществ с Земли на Луну. Наши результаты показывают, что даже на протяжении миллиардов лет все еще существует неустойчивое распределение”.
Наличие полезных элементов, таких как кислород и водород, на лунной поверхности может представлять интерес для исследования Луны, подчеркивает CNN.
“Лунные миссии и, в конечном счете, лунные колонии, которые потенциально могут когда-нибудь возникнуть, вероятно, должны будут иметь самодостаточные ресурсы, которые не нужно будет перевозить с Земли, — объясняет Блэкман. – Например, люди изучали, как они могли бы перерабатывать воду из лунного реголита и извлекать водород и кислород для производства топлива.
Также ведутся исследования топлива на основе аммиака, в котором можно было бы использовать азот, переносимый на Луну солнечным ветром. Таким образом, этот материал, переносимый солнечным ветром, попадает в почву и становится частью местных ресурсов, которые можно было бы использовать с помощью таких инноваций”.
Для нового исследования ученые использовали компьютерное моделирование и протестировали два сценария. В одном из них наблюдался сильный солнечный ветер — высокоскоростной поток частиц, исходящий от Солнца, — и отсутствовало магнитное поле вокруг Земли. В другом случае солнечный ветер был слабее, а магнитное поле вокруг Земли сильнее. Сценарии примерно соответствуют древнему и современному состоянию нашей планеты. Сценарий «Современная Земля» оказался наиболее эффективным при переносе фрагментов земной атмосферы на Луну.
Затем исследователи сравнили результаты с данными, полученными непосредственно при анализе лунного грунта в предыдущих исследованиях.
“Мы использовали лунные образцы, доставленные на Землю миссиями ”Аполлон-14″ и «Аполлон-17″, чтобы подтвердить наши результаты», — поясняет Шубхонкар Параманик, аспирант кафедры физики и астрономии Университета Рочестера.
“Мы наблюдаем, как солнечный ветер проникает в земную атмосферу, а затем земная атмосфера рассеивается. Итак, мы попытались определить, каким будет соотношение компонентов этой смеси, или определить, какие частицы имеют солнечное происхождение, а какие — земное”, — добавил он.
Магнитное поле Земли создается электрическими токами, возникающими при движении расплавленного железа и никеля в жидком внешнем ядре планеты. Оно простирается далеко в космос, образуя щит, который отклоняет большую часть солнечного ветра, который в противном случае разрушил бы атмосферу.
Когда магнитное поле взаимодействует с солнечным ветром, оно создает магнитосферу — кометоподобную структуру со сжатым фронтом и длинным хвостом. Когда частицы солнечного ветра направляются по линиям магнитосферы вблизи полюсов, мы получаем полярные сияния, также известные как северное и южное сияние, рассказывает CNN. Форма магнитосферы объясняет, почему солнечный ветер может уносить некоторые частицы из атмосферы Земли и уводить их в космос. По словам Блэкмана, это также позволяет переносить на Луну большую часть земной атмосферы, чем в модели немагнитной или древней Земли.
“Магнитное поле не является чисто защитным по двум причинам: оно создает давление, которое несколько раздувает атмосферу Земли, давая солнечному ветру немного больше доступа в атмосферу”, — сказал он. “И когда Луна находится в фазе полнолуния на своей орбите, она переходит в область, называемую «магнитный хвост», где магнитное поле открывает канал, который позволяет веществу, выдуваемому атмосферой, проходить более прямой путь к Луне”.
Луна проходит через магнитный хвост в течение нескольких дней каждого месяца, и частицы оседают на лунной поверхности, где они оседают в почве, потому что на Луне нет атмосферы, которая могла бы их блокировать.
В исследовании утверждается, что понимание истории этого взаимодействия между Луной и Землей важно, поскольку оно позволяет получить ценную химическую информацию или информацию о древней атмосфере Земли, которая могла содержаться в лунном грунте. По словам Блэкмана, состав атмосферы связан с эволюцией жизни на разных этапах истории Земли.