Już wiemy, skąd się bierze cienka atmosfera Księżyca. To głównie efekt uderzeń meteorytów

W tym artykule:

1. Co wiemy o atmosferze Księżyca?
2. Skąd się bierze atmosfera Księżyca?
3. Co jeszcze przyczynia się do powstania atmosfery Księżyca?

Ile księżyców znajduje się w Układzie Słonecznym? Jeśli policzymy tylko te krążące wokół planet, będzie ich 293 (według NASA). Najwięcej księżyców ma Saturn – aż 146. Na drugim miejscu, z 95 księżycami, znajduje się Jowisz. Ziemia ma tylko jednego naturalnego satelitę.

Ludzie bardzo długo myśleli, że w kosmosie jest tylko jeden księżyc, krążący wokół Ziemi. Dlatego nie nadali mu żadnej nazwy. Dopiero w 1610 r. Galileusz zaobserwował księżyce Jowisza, dzisiaj nazywane księżycami galileuszowymi – Io, Europę, Ganimedesa i Kallisto. Następne odkrywane tego rodzaju obiekty także dostawały nazwy własne. Natomiast nasz naturalny satelita do dziś pozostaje po prostu Księżycem.

Choć towarzyszy Ziemi od kilku miliardów lat, ciągle kryje przed nami tajemnice. Jedna z nich dotyczy pochodzenia księżycowej atmosfery. Dotychczas proponowano kilka procesów prowadzących do jej powstania. W czasopiśmie „Science Advances” ukazała się właśnie praca, według której najważniejszy jest jeden. Zdaniem autorów artykułu atmosfera Księżyca powstała i jest podtrzymywana dzięki uderzeniom meteorytów.

Co wiemy o atmosferze Księżyca?

O istnieniu atmosfery Księżyca dowiedzieliśmy się dopiero w latach 60. i 70. poprzedniego wieku, dzięki misjom Apollo. Okazało się, że jest ona niezwykle cienka. Tak bardzo, że niewiele różni się od próżni. Gdyby zważyć całą atmosferę Księżyca, uzyskalibyśmy zaledwie 10 ton. Dla porównania – cała ziemska atmosfera waży 5,5 biliardów ton (5,5*10¹⁸ kg). Natomiast wenusjańska – 93 razy więcej od ziemskiej, 4,8*10²⁰ kg.

Tak naprawdę więc atmosfera Księżyca składa się z luźnej warstwy rozproszonych atomów. Naukowcy podejrzewali, że powstaje w wyniku jakiejś formy kosmicznego wietrzenia. Pod wpływem nieznanego procesu – lub procesów – księżycowy regolit miał rozpadać się, uwalniając atomy. Sublimować mogły również czapy lodowe. Jednak dokładnie nie było wiadomo, co dzieje się na Srebrnym Globie.

Skąd się bierze atmosfera Księżyca?

Naukowcy z MIT i Uniwersytetu Chicagowskiego przeanalizowali próbki regolitu przywiezione na Ziemię przez astronautów Apolla. Badanie potwierdziło, że w ciągu 4,5 mld lat swojego istnienia powierzchnia Księżyca była nieustannie bombardowana przez meteoryty. Początkowo były olbrzymie, jednak z czasem ich rozmiary malały. Teraz Księżyc doświadcza głównie uderzeń „mikrometeorytów”, mniejszych nawet od ziarenek piasku.

Jednak zdaniem badaczy już to wystarcza, by zachodził proces, który nazwali „uderzeniowym odparowaniem” (ang. impact vaporization). Zderzenia wybijają z gleby materiał, który unosi się nad powierzchnią. Część cząstek odlatuje w przestrzeń kosmiczną, jednak inne pozostają nad Księżycem. Cienka atmosfera jest w ten sposób stale odtwarzana od miliardów lat.

– Definitywnie ustaliliśmy, że głównym procesem tworzącym księżycową atmosferę jest „parowanie” powodowane przez uderzenia meteorytów – powiedziała prof. Nicole Nie, główna autorka pracy z MIT.

Kilka miliardów lat temu Księżyc dosłownie wywrócił się na lewą stronę. Dlaczego?

Dzieciństwo Księżyca było bardzo burzliwe. Naturalny satelita Ziemi przechodził wówczas potężne przemiany geologiczne. Ich rezultatem są bogate w tytan skały bazaltowe, które dziś znajd...

Co jeszcze przyczynia się do powstania atmosfery Księżyca?

Uderzenia meteorytów to proces główny, ale nie jedyny. Naukowcy policzyli, że odpowiada za powstanie ok. 70 proc. atmosfery Księżyca. Co z pozostałymi 30 proc.?

Jak się okazuje, ważną rolę odgrywa tu wiatr słoneczny. Uruchamia on inny proces, określany jako „rozpylanie jonów” (ang. ion sputtering). Wiatr słoneczny to plazma, wysokoenergetyczne cząstki, których źródłem jest nasza gwiazda. Kiedy trafiają w powierzchnię Księżyca, przekazują swoją energię atomom tworzącym regolit. Atomy są wybijane w przestrzeń – ta część z nich, która pozostaje przy powierzchni, tworzy atmosferę.

Osiągnięciem jest dokładne oszacowanie, w jakim stopniu każdy z procesów przyczynia się do tworzenia atmosfery Księżyca. Naukowcy uzyskali stosunek 70:30, analizując próbki regolitu pod kątem zawartości izotopów potasu i rubidu. Uznali, że meteoryty i wiatr słoneczny będą wybijać raczej lżejsze izotopy potasu i rubidu, pozostawiając ich cięższe odmiany w regolicie. Badanie składu chemicznego próbek pozwoliło ustalić proporcję 70:30.

Naukowcy podkreślają, że ich analiza nie byłaby możliwa, gdyby nie mieli do dyspozycji próbek księżycowej gleby. – Sprowadzenie próbek z Księżyca i innych ciał niebieskich jest dla nas ważne – podkreśla Nie. – Pozwoli nam dokładniej opisać powstawanie i ewolucję Układu Słonecznego.

Źródła: Science Advances, EurekAlert

Nasz ekspert

Magdalena Salik

Dziennikarka naukowa i pisarka, przez wiele lat sekretarz redakcji i zastępczyni redaktora naczelnego magazynu „Focus". Wcześniej redaktorka działu naukowego „Dziennika. Polska, Europa, Świat”. Pasjami czyta i pisze, miłośniczka literatury popularnonaukowej i komputerowych gier RPG. Więcej: magdalenasalik.wordpress.com