Księżyc staje się coraz bardziej interesujący przez cały czas! Ale teraz nadeszły „szokujące” wieści, że eksploracja kraterów polarnych może być znacznie trudniejsza i bardziej niebezpieczna niż początkowo sądzono. Nowe badania pokazują, że gdy wiatr słoneczny przepływa przez naturalne przeszkody na Księżycu, takie jak krawędzie kraterów na biegunach, kratery mogą być ładowane do setek woltów. „Krótko mówiąc, odkrywamy, że kratery polarne są bardzo niezwykłymi środowiskami elektrycznymi, a w szczególności na dnie tych kraterów może znajdować się duże ładowanie powierzchniowe” - powiedział William Farrell z Goddard Space Flight Center, główny autor nowe badanie środowiska Księżyca.
Ukierunkowanie Księżyca na słońce utrzymuje dna kraterów polarnych w stałym cieniu, pozwalając na obniżenie się temperatur poniżej minus 400 stopni Fahrenheita, wystarczająco zimno, aby przechowywać lotne substancje takie jak woda przez miliardy lat. I oczywiście wszelkie zasoby, które mogą znajdować się w tych kraterach, są interesujące dla przyszłych odkrywców, gdyby astronauci kiedykolwiek powrócili na Księżyc.
[/podpis]
„Jednak nasze badania sugerują, że oprócz złego zimna odkrywcy i roboty na dnie polarnych kraterów księżycowych mogą również musieć walczyć ze złożonym środowiskiem elektrycznym, co może mieć wpływ na chemię powierzchni, wyładowania elektrostatyczne i przywieranie pyłu, ”Powiedział Farrell, który jest częścią Księżycowego Zespołu Marzeń - projektu Dynamicznej Reakcji Środowiska na Księżycu (DREAM) Instytutu Nauki Księżycowej, który jest również częścią Instytutu Nauki Księżycowej NASA.
Napływ wiatru słonecznego do kraterów może erodować powierzchnię, co wpływa na niedawno odkryte molekuły wody. Wyładowanie statyczne może spowodować zwarcie wrażliwego sprzętu, podczas gdy lepki i wyjątkowo ścierny pył księżycowy może zużyć skafandry kosmiczne i może być niebezpieczny, jeśli zostanie wyśledzony wewnątrz statku kosmicznego i wdychany przez dłuższy czas.
Wiatr słoneczny jest cienkim gazem elektrycznie naładowanych komponentów atomów - ujemnie naładowanych elektronów i dodatnio naładowanych jonów - które stale wieją z powierzchni Słońca w przestrzeń kosmiczną. Ponieważ księżyc jest tylko nieznacznie pochylony w porównaniu do Słońca, wiatr słoneczny przepływa prawie poziomo po powierzchni Księżyca na biegunach i wzdłuż regionu, w którym dzień przechodzi w noc, zwanego terminatorem.
Naukowcy stworzyli symulacje komputerowe, aby odkryć, co dzieje się, gdy wiatr słoneczny przepływa nad obrzeżami kraterów polarnych. Odkryli, że pod pewnymi względami wiatr słoneczny zachowuje się jak wiatr na Ziemi - płynie w głębokie doliny polarne i dna krateru. W przeciwieństwie do wiatru na Ziemi, podwójna kompozycja elektronowo-jonowa wiatru słonecznego może wytwarzać niezwykły ładunek elektryczny na zboczu góry lub ściany krateru; to znaczy po wewnętrznej stronie obręczy bezpośrednio pod strumieniem wiatru słonecznego.
Ponieważ elektrony są ponad 1000 razy lżejsze od jonów, lżejsze elektrony w wietrze słonecznym pędzą do krateru księżycowego lub doliny przed ciężkimi jonami, tworząc ujemnie naładowany obszar wewnątrz krateru. Jony ostatecznie nadrabiają zaległości, ale wpadają do krateru w stale niższych stężeniach niż elektrony. Ta nierównowaga w kraterze powoduje, że wewnętrzne ściany i podłoga zyskują ujemny ładunek elektryczny. Obliczenia pokazują, że efekt separacji elektronów / jonów jest najbardziej ekstremalny na krawędzi zawietrznej krateru - wzdłuż wewnętrznej ściany krateru i na dnie krateru najbliżej przepływu wiatru słonecznego. Wzdłuż tej wewnętrznej krawędzi ciężkie jony mają największe trudności z wydostaniem się na powierzchnię. W porównaniu z elektronami zachowują się jak ciągnik-przyczepa usiłujący podążać za motocyklem; po prostu nie mogą wykonać tak ostrego skrętu nad szczytem jak elektrony.
„Elektrony tworzą chmurę elektronów na tej zawietrznej krawędzi ściany i podłogi krateru, która może wytworzyć niezwykle duży ładunek ujemny wynoszący kilkaset woltów w stosunku do gęstego wiatru słonecznego przepływającego nad górą” - powiedział Farrell.
Ładunek ujemny wzdłuż tej zawietrznej krawędzi nie narasta w nieskończoność. W końcu przyciąganie między ujemnie naładowanym obszarem a dodatnimi jonami wiatru słonecznego spowoduje przepływ innego niezwykłego prądu elektrycznego. Zespół uważa, że jednym z możliwych źródeł tego prądu może być ujemnie naładowany pył, który jest odpychany przez ujemnie naładowaną powierzchnię, ulega lewitacji i odpływa z tego silnie naładowanego regionu. „Astronauci Apollo w Orbitującym module dowodzenia widzieli słabe promienie na horyzoncie księżycowym podczas wschodu słońca, które mogły być rozproszone światło z pyłu wyciągniętego elektrycznie”, powiedział Farrell. „Dodatkowo misja Apollo 17 wylądowała w miejscu podobnym do środowiska kraterowego - dolinie Taurus-Littrow. Eksperyment Księżyca z wyrzutem i meteorytem pozostawiony przez astronautów Apollo 17 wykrył uderzenia pyłu na skrzyżowaniach terminatorów, gdzie wiatr słoneczny płynie prawie poziomo, podobnie jak w przypadku kraterów polarnych. ”
„Ta ważna praca dr Farrella i jego zespołu jest kolejnym dowodem na to, że nasz pogląd na księżyc zmienił się dramatycznie w ostatnich latach”, powiedział Gregory Schmidt, zastępca dyrektora NASA Lunar Science Institute w NASA Ames Research Center, Moffett Field, Kalifornia „Ma dynamiczne i fascynujące środowisko, które dopiero zaczynamy rozumieć”.
Kolejne kroki dla zespołu obejmują bardziej złożone modele komputerów. „Chcemy opracować w pełni trójwymiarowy model w celu zbadania skutków ekspansji wiatru słonecznego wokół krawędzi góry. Teraz badamy ekspansję pionową, ale chcemy również wiedzieć, co dzieje się w poziomie - powiedział Farrell. Już w 2012 r. NASA uruchomi misję Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer (LADEE), która będzie krążyła wokół Księżyca i mogła szukać przepływów pyłu przewidywanych przez badania zespołu.
Badanie zostało opublikowane 24 marca w czasopiśmie Journal of Geophysical Research.
Źródło: NLSI
