Специалисты NASA из Исследовательского центра Эймса в Калифорнии изучили влияние внешних факторов на лунную экзосферу - очень тонкую и разреженную атмосферу, характерную для Солнечной системы. Таким типом атмосферы обладают Луна, Меркурий, спутники Марса и астероиды. Выводы ученых изложены в работе, опубликованной в журнале Science.
Астрономы выяснили, что лунная экзосфера сжимается и расширяется под действием Солнца и метеоритных дождей. "Мы смогли увидеть, как дышит Луна", - заявил старший автор исследования доктор Энтони Колапрете.
Плотность лунной атмосферы составляет около одной триллионной от земной на уровне моря. Составляющие ее молекулы распределены настолько тонко, что почти никогда не соприкасаются.
Чтобы понять, как экзосфера взаимодействует с поверхностью Луны, исследователи сосредоточились на калии и натрии в ее составе. Эти элементы - единственные микрокомпоненты экзосферы, но они испускают достаточно света, чтобы их можно было обнаружить при помощи научных инструментов.
Анализируя новые данные с космического аппарата LADEE, специалисты смогли последовательно наблюдать за уровнями натрия и калия в лунной экзосфере на протяжении нескольких месяцев. Они обнаружили, что после метеоритных дождей уровни этих элементов резко возрастали.
Так, метеоритный поток Геминид вызвал 200-процентный рост уровня калия и чуть более слабый всплеск уровня натрия. При этом возвращение к прежним значениям занимало некоторое время. Высказывается предположение, что частицы экзосферы аккумулируются у поверхности Луны и медленно высвобождаются, в то время как в более ранних моделях считалось, что частицы экзосферы отскакивали от лунной поверхности или же "прилипали" к ней.
После прохождения метеоритного дождя уровень калия в экзосфере возвращался к исходному через несколько дней, в то время как уровень натрия нормализовывался за три месяца.
Как пояснил Колапрете, разные газы по-разному взаимодействуют с почвой. Сила электрических связей зависит от элементов и от состава поверхности и ее характеристик.
Также ученые обнаружили, что скорость высвобождения натрия и калия с поверхности Луны зависит от уровня редкоземельных элементов и калия в почве. Есть основания предполагать, что состав почвы также может влиять на природу лунной экзосферы.
Кроме того, в ходе исследования выяснилось, что уровень натрия в экзосфере рос, если Луна была освещена солнечным светом, и снижался, если Луна была в тени.
Колапрете предполагает, что ультрафиолетовые лучи Солнца способны разрушать некоторые связи между частицами экзосферы и лунной поверхностью. На то, чтобы разрушить другие связи, требуется поток высокоэнергетических альфа-частиц или столкновение с метеоритом.