Вченим Массачусетського технологічного інституту та Чиказького університету вдалося з’ясувати походження місячної атмосфери. За їхніми висновками, вона утворилась у результаті постійного метеоритного бомбардування нашого супутника протягом 4,5 мільярдів років його життя. Робота дослідників була опублікована в журналі Science Advances 2 серпня.
Місяць має дуже тонку розріджену атмосферу, ще відому під назвою «екзосфера». Дотепер учені вважали, що вона є наслідком якогось космічного випаровування, але важко було сказати, якого саме. У новому дослідженні науковці доводять, що роль у її формуванні відіграє ударне випаровування, коли метеорити при зіткненні з Місяцем піднімають його ґрунт. При викиданні частинок випаровуються певні атоми, частина яких відлітає в космос, а інша – лишається «підвішеною» над Місяцем. Так утворюється слабка атмосфера, яка постійно оновлюється на тлі безперервних метеоритних бомбардувань.
У новій роботі вчені використовували дані місії LADEE – орбітального апарата, який у 2013 році було відправлено до Місяця для дослідження його атмосфери, поверхні та впливу навколишнього середовища на місячний пил. Їхній аналіз дав змогу виділити два процеси формування атмосфери нашого супутника. Першим є саме ударне випаровування, а другим – іонне розпилення. Останнє явище пов’язане з сонячним вітром, коли той переносить заряджені частинки від Сонця: коли вони потрапляють на поверхню Місяця, то можуть передати свою енергію атомам у ґрунті, які в результаті цього розпорошуються та піднімаються в атмосферу.
Окрім того, дослідники вивчали зразки місячного ґрунту, зібраного ще під час місій NASA Apollo. Вони використали 10 зразків, кожен вагою всього 100 міліграмів, і виділили в них два елементи: калій та рубідій. Їхньою особливістю є летючість, тобто вони легко випаровуються як від удару метеоритом, так і під дією сонячного вітру. Вчені хотіли визначити співвідношення ізотопів – різновидів цих елементів, які мають однакову кількість протонів у ядрі, але різне число нейтронів. Ті, в яких нейтронів більше, є важчими. Калій може існувати у вигляді трьох ізотопів, а рубідій – двох.
На думку команди, якщо атмосфера Місяця складається з частинок, які зависли в повітрі, то легші з них піднімались би вгору, а важчі – осідали назад у ґрунт; до того ж, ударне випаровування та іонне розпилення мають призвести до різних ізотопних співвідношень. За аналізом зразків, виявилось, що місячний ґрунт містить переважно важкі ізотопи калію та рубідію, а з визначенням їхньої кількості стало зрозуміло, що основним процесом утворення місячної атмосфери є ударне випаровування: його внесок становить близько 70%, тоді як частка іонного розпилення складає 30%.
Таке відкриття виходить за межі однієї лише історії Місяця. Дослідники вважають, що подібні процеси можуть відбуватися й на інших космічних тілах, зокрема, астероїдах. Проте детальніше про це можна буде говорити після аналізу даних тих місій, які мають на меті повернення з цих об’єктів зразків.