Badanie sugeruje, że woda księżycowa pochodzi z „ogona magnetycznego” Ziemi.

Naukowcy zidentyfikowali związek między wysokoenergetycznymi elektronami na Ziemi a możliwym powstawaniem wody na Księżycu. Ta interakcja, wynikająca z warstwy plazmy Ziemi, może odegrać kluczową rolę w procesach zmiany powierzchni Księżyca. Odkrycie to wskazuje na głębszy związek między obydwoma ciałami niebieskimi i może mieć wpływ na przyszłe misje eksploracji Księżyca.

Ponieważ ludzkość przygotowuje się do rychłego powrotu na Księżyc, potrzeba pogłębienia wiedzy o naszym naturalnym Księżycu staje się kluczowa. Celem przyszłych misji będzie nie tylko eksploracja Księżyca, ale także zrozumienie jego właściwości, zwłaszcza stężenia i rozmieszczenia wody na Księżycu. Jest to niezbędne do zrozumienia ich powstawania i ewolucji, a także zapewnienia zasobów wodnych na potrzeby przyszłych eksploracji człowieka.

W tym kontekście niedawne badania prowadzone pod kierunkiem Shuai Li z Uniwersytetu Hawajskiego w Manoa rzuciły nowe światło na Księżyc. Wysokoenergetyczne elektrony z Ziemi mogą odegrać kluczową rolę w tworzeniu się wody na Księżycu. Te elektrony w warstwie plazmy Ziemi miałyby wpływ na procesy zmian Księżyca. Wyniki badania dostępne są w czasopiśmie Astronomia przyrodnicza.

Magnetosfera ochronna Ziemi

Aby zrozumieć kontekst najnowszego odkrycia, wróćmy do magnetosfery chroniącej Ziemię. Powstaje w wyniku interakcji pomiędzy polem magnetycznym Ziemi a otaczającym ją środowiskiem kosmicznym. Zachowanie naładowanych cząstek jest kontrolowane głównie przez to pole magnetyczne.

Magnetosfera działa jak tarcza, odchylając i zatrzymując dużą część naładowanych cząstek, szczególnie tych pochodzących z wiatru słonecznego, chroniąc w ten sposób powierzchnię Ziemi przed szkodliwym promieniowaniem słonecznym. Wiatr słoneczny wywiera stały nacisk na tę magnetosferę.

Zawarte w nim naładowane cząstki ściskają go po stronie wystawionej na działanie słońca i rozciągają po drugiej stronie, tworząc wydłużoną strukturę zwaną „ogonem magnetycznym”. To przedłużenie rozciąga się na miliony kilometrów po nocnej stronie Ziemi.

W sercu tego ogona magnetycznego znajduje się arkusz plazmy, obszar szczególnie gęsty od naładowanych cząstek. Składa się w szczególności z wysokoenergetycznych elektronów i jonów. Pod wpływem ziemskiego pola magnetycznego i jego interakcji z wiatrem słonecznym cząstki te odgrywają kluczową rolę w zjawiskach elektromagnetycznych obserwowanych wokół naszej planety, zwłaszcza na Księżycu.

Ogon magnetyczny: laboratorium naturalne

Opierając się na swoich wcześniejszych pracach wykazujących, że tlen w ogonie magnetycznym Ziemi powoduje korozję żelaza w obszarach polarnych Księżyca, Shuai Li zainteresował się badaniem zmian w wietrzeniu powierzchni, gdy Księżyc przechodzi przez ogon magnetyczny Ziemi.

Opis Lee w: A Zgłosiłemogon magnetyczny służy jako „naturalne laboratorium” badawcze, zapewniające unikalne warunki do obserwacji i zrozumienia zjawisk kosmicznych w czasie rzeczywistym. W rzeczywistości Księżyc na swojej orbicie wokół Ziemi regularnie przecina ten ogon magnetyczny. Kiedy znajduje się poza tym obszarem, jest wystawiona na pełną siłę wiatru słonecznego, ciągłego przepływu naładowanych cząstek emanujących ze Słońca. Cząstki te, składające się głównie z protonów, elektronów i jonów helu, bombardują powierzchnię Księżyca, oddziałując z jego materiałami i prawdopodobnie zmieniając jego skład.

Jednakże, gdy Księżyc wchodzi w ogon magnetyczny, jest on w pewnym stopniu „chroniony” przed wiatrem słonecznym. W tym chronionym obszarze gęstość protonów generowanych przez wiatr słoneczny znacznie maleje. Oczekujemy, że interakcje z powierzchnią Księżyca będą bardzo odmienne.

Niesamowite wyniki

Lee i jego współpracownicy przeanalizowali dane teledetekcyjne zebrane przez Lunar Mineral Mapping Instrument na pokładzie indyjskiej misji Chandrayaan-1 w latach 2008–2009. W szczególności ocenili zmiany w składzie wody, gdy Księżyc przecinał ogon magnetyczny Ziemi.

Jednak obserwacje ujawniły zaskakujące zjawisko: pomimo znacznej redukcji protonów wiatru słonecznego wewnątrz ogona magnetycznego, tworzenie się wody na Księżycu jest tam prawie tak samo aktywne, jak na zewnątrz. Wynik ten sugeruje, że inne procesy lub źródła mogą przyczyniać się do powstawania wody na powierzchni Księżyca. ” W szczególności promieniowanie elektronów o wysokiej energii wykazuje efekty podobne do protonów w wietrze słonecznym „, zapewnia mnie.

Lee ma nadzieję współpracować przy misji księżycowej w ramach programów NASA Artemis. Celem będzie dokładne monitorowanie środowiska plazmy i zawartości wody na polarnej powierzchni Księżyca, gdy Księżyc przechodzi przez różne fazy ogona magnetycznego Ziemi. Konkluduje: „ W sumie to odkrycie i moje poprzednie odkrycia „zardzewiałych” biegunów Księżyca wskazują, że Ziemia jest blisko spokrewniona z Księżycem pod wieloma nieznanymi aspektami. „.

źródło : Astronomia przyrodnicza