Ponieważ Księżyc jest najbardziej widocznym obiektem na nocnym niebie i głównym źródłem niewidzialnego przyciągania, które tworzy przypływy oceaniczne, wiele starożytnych kultur uważało, że może to również wpływać na nasze zdrowie lub stan umysłu - słowo „szaleństwo” ma swoje źródło w tym wiara. Teraz potężne połączenie statku kosmicznego i symulacji komputerowych ujawnia, że Księżyc rzeczywiście ma dalekosiężny, niewidoczny wpływ - nie na nas, ale na Słońce, a ściślej na wiatr słoneczny.
Wiatr słoneczny to cienki strumień elektrycznie przewodzącego gazu zwanego plazmą, który nieustannie zdmuchuje powierzchnię Słońca we wszystkich kierunkach z prędkością około miliona mil na godzinę. Kiedy szczególnie szybki, gęsty lub turbulentny wiatr słoneczny uderza w ziemskie pole magnetyczne, może generować burze magnetyczne i radiacyjne, które są w stanie zakłócić satelity, sieci energetyczne i systemy komunikacyjne. Magnetyczny „bąbel” otaczający Ziemię również odpycha wiatr słoneczny, powodując uderzenie dziobu o wartości dziesiątków tysięcy mil w poprzek strony Ziemi, gdzie wiatr słoneczny uderza w pole magnetyczne i gwałtownie zwalnia z prędkości naddźwiękowej do poddźwiękowej.
W przeciwieństwie do Ziemi, Księżyc nie jest otoczony globalnym polem magnetycznym. „Uważano, że wiatr słoneczny uderza w powierzchnię Księżyca bez żadnego ostrzeżenia lub„ odpycha ”wiatr słoneczny”, mówi dr Andrew Poppe z University of California, Berkeley. Jednak ostatnio międzynarodowa flota statków kosmicznych krążących wokół Księżyca wykryła oznaki obecności Księżyca „pod prąd” na wietrze słonecznym. „Widzieliśmy wiązki elektronów i fontanny jonowe po stronie Księżyca” - mówi dr Jasper Halekas, również z University of California, Berkeley.
Zjawiska te zaobserwowano na wysokości 10 000 kilometrów (6 214 mil) nad Księżycem i generują rodzaj turbulencji w wietrze słonecznym przed Księżycem, powodując subtelne zmiany w kierunku i gęstości wiatru słonecznego. Wiązki elektronów po raz pierwszy zobaczyła misja Lunar Prospector NASA, podczas gdy japońska misja Kaguya, chińska misja Chang i indyjska misja Chandrayaan widziały pióropusze jonowe na małych wysokościach. Misja ARTEMIS NASA widziała teraz zarówno wiązki elektronów, jak i smugi jonów, a także nowo zidentyfikowane fale elektromagnetyczne i elektrostatyczne w plazmie przed Księżycem, w znacznie większych odległościach od Księżyca. „Dzięki ARTEMIS widzimy pierścień plazmowy i poruszamy się nieco, zaskakująco daleko od Księżyca”, mówi Halekas. ARTEMIS oznacza „Przyspieszenie, ponowne połączenie, turbulencje i elektrodynamika interakcji Księżyca ze Słońcem”.
„Od dawna wiadomo, że burzliwy region o nazwie„ foreshock ”istnieje przed wstrząsem dziobowym Ziemi, ale odkrycie podobnej burzliwej warstwy na Księżycu jest niespodzianką” - powiedział dr William Farrell z Goddard Space Flight Center NASA w Greenbelt, MD Farrell, prowadzi dynamiczne centrum księżycowej nauki NASA Lunar Science Institute, które przyczyniło się do badań.
Symulacje komputerowe pomagają wyjaśnić te obserwacje, pokazując, że złożone pole elektryczne w pobliżu powierzchni Księżyca jest generowane przez światło słoneczne i przepływ wiatru słonecznego. Symulacja pokazuje, że to pole elektryczne może generować wiązki elektronów, przyspieszając elektrony wystrzelone z materiału powierzchniowego przez ultrafioletowe światło słoneczne. Również powiązane symulacje pokazują, że kiedy jony w wietrze słonecznym zderzają się ze starożytnymi „kopalnymi” polami magnetycznymi w pewnych obszarach na powierzchni Księżyca, odbijają się z powrotem w przestrzeń w rozproszonym kształcie w kształcie fontanny. Jony te są przeważnie dodatnio naładowanymi jonami (protonami) atomów wodoru, najczęstszym pierwiastkiem na wietrze słonecznym.
„To niezwykłe, że pola elektryczne i magnetyczne w odległości zaledwie kilku metrów (jardów) od powierzchni Księżyca mogą powodować turbulencje, które widzimy tysiące kilometrów stąd” - mówi Poppe. Zdaniem zespołu, gdy są narażone na działanie wiatrów słonecznych, inne księżyce i asteroidy w Układzie Słonecznym powinny mieć tę turbulentną warstwę także po swoich stronach dziennych.
„Odkrycie większej ilości informacji o tej warstwie poprawi nasze zrozumienie Księżyca i potencjalnie innych ciał, ponieważ pozwala na rozprzestrzenianie się informacji o warunkach bardzo blisko powierzchni na duże odległości, dzięki czemu statek kosmiczny zyska możliwość wirtualnej eksploracji blisko tych obiektów, gdy jest w rzeczywistości daleko - powiedział Halekas.
Badanie zostało opisane w serii sześciu artykułów opublikowanych niedawno przez Poppe, Halekas i ich współpracowników z NASA Goddard, U.C. Berkeley, U.C. Los Angeles i University of Colorado w Boulder in Geophysical Research Letters i Journal of Geophysical Research. Badania zostały sfinansowane przez NASA Lunar Science Institute, który jest zarządzany w NASA Ames Research Center, Moffett Field, Kalifornia, i nadzoruje księżycowe centrum nauki DREAM.
