Månen, vores naturlige satellit, har altid været genstand for nysgerrighed, studier og poesi. Men ud over versene og fotografierne fra Jorden fortsætter videnskaben med at opklare sine mysterier. Et af de mest særlige aspekter er dens atmosfære, eller rettere, hvad der teknisk er kendt som månens exosfære. I modsætning til Jorden mangler Månen en tyk, åndbar atmosfære, og hvad den har, er et ekstremt tyndt lag af gasser, der knap kan betragtes som sådan. Dette lag er dog fascinerende på grund af dets oprindelse og dets interaktion med rummet. Desuden oplysninger vedr Månens kuriositeter Det hjælper også til bedre at forstå dens kontekst.
I denne artikel skal vi dykke ned i denne eksosfæres verden: hvordan det er dannet, hvad det er lavet af, hvilke processer vedligeholder det og endda hvilke kuriositeter rummissioner har afsløret for os. Lad os se på alt, med videnskabelig stringens, men også i et tilgængeligt sprog, så alle kan forstå, hvad der virkelig sker omkring Månen.
Har månen en atmosfære?
Hvis vi ved atmosfære forstår et tæt lag af gasser som Jordens, så Månen mangler en atmosfære i den klassiske forstand. Der er dog et meget tyndt lag af atomer og molekyler omkring det, så let og spredt, at de sjældent kolliderer med hinanden. Dette lag kaldes eksosfære og er markant anderledes end Jordens atmosfære, som er meget tættere. Sammenligningen mellem de to er interessant, som beskrevet i detaljer månen som satellit.
For at give os en idé er der i en kubikcentimeter af Jordens atmosfære ca 100 milliarder milliarder molekyler. I måneatmosfæren falder det tal til ca 100 molekyler. Det vil sige, at det er så tomt, at det praktisk talt er tomt rum, selvom det teknisk set har en detekterbar gasformig sammensætning.
Dette skyldes i høj grad lav månens tyngdekraft. Dens flugthastighed - den mindste hastighed, en partikel behøver for at slippe ud i rummet - er kun 2.400 m/s (sammenlignet med 11.200 m/s på Jorden). Med så svag tyngdekraft, gasformige partikler slipper let ud i rummet, hvilket forhindrer dannelsen af en tæt og stabil atmosfære. Dynamikken i dette fænomen kan relateres til informationen om stormflod som også påvirker himmellegemer.
Selvom det ser ud til, at der ikke er noget, har denne meget tynde atmosfære en samlet masse anslået til omkring 25.000 kg, på størrelse med en fuld lastbil. Derudover ændrer den sig konstant: i løbet af dagen udvider solens varme den mod overfladen og om natten partiklerne afkøles og falder ned igen.
Måneeksosfærens oprindelse
Oprindelsen af denne eksosfære har været diskuteret i årtier. Men nyere forskning udført af forskere ved MIT og University of Chicago, der falder sammen med tidligere og parallelle undersøgelser foretaget af enheder såsom NASA, har bekræftet, at hovedsynderen er et fænomen kendt som indvirkning fordampning. Forbindelsen mellem påvirkninger og måneatmosfæren er afgørende for at forstå dens udvikling.
Hvad betyder det? Grundlæggende er månens overflade konstant bombarderet af mikrometeoritter. De er så små som støvkorn, men når de rammer, genererer de temperaturer, der rækker mellem 2000 og 6000 ºC. Disse ekstreme temperaturer De fordampede jordens atomer, som frigives og forbliver flydende rundt om Månen for en tid.
En anden proces kaldet ionsprøjtning eller sputtering bidrager også. Dette sker når ladede partikler fra solvinden, hovedsageligt protoner, kolliderer med månens overflade og river atomer af, som derefter bliver en del af exosfæren. I modsætning til mikrometeoritter er solvinden fordamper ikke så meget tungt materiale, så dets bidrag er mindre. Dette fænomen er relateret til konteksten af missioner til månen.
De seneste undersøgelser tyder på, at ca 70% af månens exosfære kommer fra meteoritnedslagMens 30 % skyldes solvind. Begge processer har kunnet studeres meget detaljeret takket være prøver fra Apollo-programmet og brugen af isotoper af elementer såsom kalium og rubidium.
Hvad udgør måneatmosfæren?
Selvom måneatmosfæren er meget lille sammenlignet med Jordens, Ja, flere gasser og atomer er blevet identificeret i den. Takket være jordbaserede spektrometre, rumsonder og eksperimenter med Apollo-prøver er følgende komponenter blevet påvist. Sammensætningen af disse gasser kan give værdifuld information om begivenheder på himlen.
- Helium og argon: De er de mest udbredte elementer, opdaget af Apollo-programmet og andre missioner.
- Natrium og kalium: blev identificeret takket være efterfølgende jordbaserede observationer.
- Ilt, nitrogen, metan, kulilte og kuldioxid: findes i spor, sandsynligvis som følge af påvirkninger.
- Radioaktive isotoper af radon og polonium: opdaget af Lunar Prospector-sonden, kunne komme fra månens indre.
- Vandmolekyler i form af is: De menes at eksistere i nogle permanent skyggede polære kratere.
Tilstedeværelsen af disse forbindelser indikerer, at Månen er ikke helt kemisk død. Faktisk er det kendt, at endda nogle vandmolekyler kunne overleve på dens overflade, hvis de er i kolde områder beskyttet mod solen. Forskning i disse vandmolekyler har betydning for forståelsen forskellige måner i solsystemet.
Indflydelse af rummissioner
Apollo-missionerne spillede en grundlæggende rolle i vores forståelse af måneatmosfæren. Ikke kun fordi de bragte prøver af månejord, men fordi instrumenterne og astronauterne selv ændrede den nærliggende atmosfære ved at frigive gasser i deres udåndinger eller under ekstravehikulære udgange (EVA'er). Det vurderes at Månemodulerne kunne lokalt have forurenet måneatmosfæren med gasser svarende til dens samlede masse, selvom de fleste af disse allerede vil være forsvundet.
Hertil kommer nyere missioner som f.eks LADEE (Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer) fortsatte studiet af denne eksosfære. Denne sonde blev lanceret i 2013 og indsamlede værdifuld information for at bekræfte vigtigheden af påvirkninger og sputtering som nøgleprocesser. Det gav også mulighed for at observere ændringer i tæthed under fænomener som f.eks formørkelser y meteorbyger, bekræfter den aktive dynamik i måneatmosfæren. Denne dynamik er væsentlig for at forstå fænomener som f.eks Orionid meteorregn.
Selv i de seneste år har NASA lanceret missioner som Minotaur 5, hvis formål er at studere månestøv og nærliggende gasser ved hjælp af optiske lasersystemer. Alt dette med det formål at fortsætte tegner et klarere billede af månemiljøet, noget væsentligt, hvis vi nogensinde ønsker at etablere permanente baser der. Planlægningen af disse baser er knyttet til forskning vedr kolonisering af Mars.
Hvorfor er det vigtigt at forstå månens atmosfære?
At studere dette svage gaslag kan virke irrelevant, men det er det ikke. For det første fordi det hjælper os med at forstå Månens dynamiske og geologiske historie. At vide, hvordan mikrometeoritter og solvinden har formet dens overflade, giver os fingerpeg om udviklingen af andre legemer uden atmosfærer, såsom asteroider og marsmåner. Denne analyse er også grundlæggende for at forstå fænomener som f.eks månens oprindelse.
For det andet er det nøglen til fremtidige menneskelige missioner. Etablering af en base på Månen vil kræve at forstå præcis, hvilke elementer der er i dens omgivelser, hvordan de reagerer over tid, og hvordan de kan forstyrre instrumenter. Det kan selvfølgelig også hjælpe med at beskytte astronauter mod sol- og kosmisk stråling i fravær af en beskyttende atmosfære.
Denne forskning bidrager til den bredere viden om rumforvitringsprocesser i det indre solsystem. Det man lærer på Månen kan anvendes til udforskning af andre destinationer som f.eks Mars måne Phobos, eller endda nær-jorden asteroider.
Månens exosfære, selvom den er ekstremt tynd, repræsenterer et naturligt laboratorium til at studere fundamentale kosmologiske processer. Langt fra hvad man troede i fortiden, Månen er ikke bare en død sten. Det er en krop, der fortsætter med at interagere med sit rumlige miljø, og den har stadig meget at lære os, hvis vi bliver ved med at være opmærksomme.
