Естественный спутник нашей планеты всегда привлекал внимание ученых. Один из самых важных вопросов, которые поднимали исследователи – вопрос о том, есть ли на Луне атмосфера. Исследователи пришли к выводу, что она есть, но сильно отличается от земной.
Содержание
Атмосфера Луны
Луна обладает атмосферой, которая существенно отличается от земной по своему разреженному характеру, представляя собой тонкое газовое покрытие. Дышать этим составом невозможно. Сведения о ней были получены благодаря устройствам, установленным участниками миссии Аполлон, и устройствам, изучавшим этот космический объект в дальнейшем.
Газовая оболочка земной спутницы настолько разреженная, что её толщина меньше, чем у самого тонкого бумажного листа. В газовой оболочке нашей планеты в каждом кубическом сантиметре содержится примерно сто миллиардов в квадрате молекул. Это огромное количество, но на Луне в таком же объеме газов молекул всего-навсего миллион. Несмотря на такую крайнюю разреженность, газовая оболочка земной спутницы является реально существующей и характерной для тонких атмосферных оболочек, которые встречаются на других небесных телах.
Если говорить о составе атмосферы Луны, то он имеет некоторое сходство с земным. В них присутствуют многие совпадающие газы. К ним относятся азот, гелий, аргон, неон, аммиак, метан и углекислый газ. Эти вещества были выявлены в образцах, собранных с использованием прибора LACE в ходе последней на данный момент миссии НАСА на Луну – Аполлон 17.
Дополнительно, в атмосфере Луны были найдены следы натрия и калия. Примечательно, что эти элементы отсутствуют в воздухе Земли, Марса и Венеры. Астрономы, изучающие спутник при помощи специализированных приборов, смогли выявить присутствие этих химических веществ. Они придают уникальные черты «воздуху» нашего естественного спутника.
Откуда у Луны атмосфера
Происхождение и характер атмосферы Луны представляют интересное явление, в значительной степени обусловленное взаимодействием земного сателлита с Солнцем. Главным источником газов в лунном «воздухе» является воздействие солнечного ветра, состоящего из заряженных частиц. Постоянное взаимодействие поверхности Луны с этими воздушными потоками вызывает выбросы разнообразных веществ, которые становятся частью окружающей спутник оболочки. Кроме того, под воздействием тепловой и световой энергии от нашей звезды возникают дополнительные химически обусловленные процессы, обогащающие состав газовой оболочки земного сателлита. Этот процесс является постоянным, потому что молекулы, которые входят в ее состав, в конце концов оказываются в космическом пространстве.
Еще одним потенциальным путем поддержания стабильного состава газовой сферы является выделение химических веществ из лунных недр, что происходит благодаря существованию действующих вулканов. Лунотрясения, вызываемые разнообразными факторами, такими как падение массивных метеоритов, обвал стенок кратеров, сильные перепады температуры или гравитационное влияние нашей планеты, представляют собой дополнительный источник газообразных выбросов. Эти явления происходят достаточно регулярно, что способствует поддержанию динамичного химического состава лунной атмосферы.
Плотность лунной атмосферы
Плотность газовой оболочки земной спутницы представляет собой еще одну уникальную особенность. Ее разреженность превышает разреженность воздуха на нашей планете в десятки триллионов раз. Этот параметр напрямую зависит от времени так называемых лунных «суток». На освещенном полушарии, согретом теплыми лучами, содержание молекул газа в 1 см3 составляет 10 в 4 степени, тогда как на темном полушарии, погруженном во тьму, этот показатель увеличивается до 10 в 5 степени. В сравнении с Землей, где подобный показатель составляет 2,7х10 в 19 степени, лунная атмосфера остается совсем неплотной.
Уникальность лунной атмосферы подчеркивается исключительно большими расстояниями, которые должны пройти атомы находящихся в ней газов, чтобы столкнуться. Для наглядности, на Луне это расстояние превышает 10 радиусов сателлита ночью и 100 радиусов — днем, что является великолепным примером экстремальной разреженности. Эта особенность создает условия, при которых столкновения атомов становятся крайне редкими.
Какие газы присутствуют
В газовой оболочке земного сателлита отсутствует настоящий воздух, как мы его понимаем. Поэтому говорить о «воздухе» можно лишь очень условно. Состав газовой оболочки, в основном, определяется следующими элементами:
- Молекулы водорода. В составе имеются молекулы водорода, хотя их концентрация крайне невелика.
- Ионы гелия. Гелий представлен в виде ионов, добавляя свои характеристики в химический баланс.
- Ионы метана. Присутствие следов метана добавляет еще один компонент к химическому разнообразию данного космического объекта.
- Ионы аргона. Ионы аргона являются ещё одним компонентом «воздуха», внося свою долю в общий состав.
- Ионы неона. Неон также присутствует в виде ионов, внося свои химические особенности.
В 1991 году был сделан интересный научный вывод об обнаружении небольшого натриевого хвоста у Луны, длиной в 15-20 радиусов. Этот факт свидетельствует о присутствии там следов натрия и калия. Данное наблюдение дополняет наше понимание химического состава и характеристик лунного «воздуха», предоставляя уникальные данные для дальнейших исследований космической области.
Как влияет разреженная атмосфера
Отсутствие нормальной, плотной атмосферы у земной спутницы делает ее уникально уязвимой перед агрессивным космическим излучением. Поэтому оно способно уничтожить любые формы жизни на ее беззащитной поверхности.
Кроме того, отсутствие воздушной «защиты» подвергает сателлита значительным температурным колебаниям. На освещенной солнечными лучами стороне спутника температура поднимается до экстремальных +127oC, в то время как на неосвещенной стороне она падает до обжигающе холодных -173oC.
В глубочайших вулканических кратерах, куда совсем не проникает тепло и свет, температура может падать практически до абсолютного нуля — — 247 C. Настолько сильные холода являются ярким отличием, поскольку даже на самом отдаленном от центра галактики Плутоне подобные значения никогда не были отмечены.
Без атмосферы наш спутник становится беззащитным и перед столкновениями с метеоритами. Постоянное удары о его поверхность микрометеоритами, которые полностью сгорают в атмосфере нашей планете и не ударяются о нее, здесь случаются часто. Это представляет постоянную опасность для геологической структуры земного сателлита.
Что случилось с атмосферой Луны
Уникальность эволюции лунной атмосферы подчеркивается её связью с относительно низким гравитационным притяжением спутника. Именно из-за этой низкой гравитации большая часть ионов химических веществ в газообразном состоянии теряются в открытом космосе. Тем не менее, это не всегда было характерно для Луны.
Согласно одной из теорий, выдвинутых учеными, примерно 3,5 миллиарда лет назад Луна обладала своей собственной атмосферой, плотность которой в течение 70 миллионов лет втрое превосходила нынешнюю атмосферу Марса. В это период активности лунных вулканов на пике, вырываясь из недр Луны, выбрасывали такое количество газов, что они не только компенсировали утраченные в космосе вещества, но и увеличивали их количество.
Лунная пыль, поднятая этой активностью, выполняла функцию защитного барьера, предотвращая перегрев поверхности днем и переохлаждение ночью.
Однако исчезновение этой атмосферы объясняется угасанием бурных выбросов вулканов на поверхности спутника. С течением времени все больше пылевых частиц оставалось на поверхности сателлита, и меньшее количество веществ выбрасывалось в открытый космос. Когда количество вновь возникающих веществ стало недостаточным для компенсации утерянных, настал момент невозврата, и атмосфера земной спутницы начала истощаться до полного исчезновения. Этот уникальный процесс, связанный с гравитацией, вулканической активностью и пылью, предоставляет интересную перспективу для понимания эволюции атмосферы небесных тел в Солнечной системе.
Интересные факты
- Мало кто задумывается об этом, но воздушный слой вокруг небесного тела серьезно влияет на то, каким выглядит небо над ним. Стоя на поверхности родной планеты, мы видим голубое небо в ясный солнечный день, серое — в пасмурный и черное, покрытое звездами — ночью. Самое время вспомнить, что естественный спутник Земли не покрыт нормальной воздушной оболочкой. Как же тогда будет выглядеть небо для тех, кто ступит на его поверхность? Оно всегда будет черным и усеянным звездами, даже в тот момент, когда Солнце будет высоко над горизонтом.
- Отсутствие полноценного воздуха создает еще один интересный эффект. Находясь на поверхности земного спутника, никто не сможет услышать или издать ни единого звука. Ведь звуку необходима воздушная среда для распространения.
- Есть ли на Луне вода? В жидком виде, к сожалению, нет, поэтому трудно предполагать и наличие жизни. Но вода здесь все-таки есть. Правда, в твердом состоянии. В кратерах, куда не могут проникнуть солнечные лучи, находится самый обычный лед.
- Какие еще необычные эффекты создает отсутствие нормального воздушного экрана, окружающего небесное тело? Еще одним интересным явлением считаются резкие перепады температуры – на несколько сотен градусов, от экстремальной жары до холодов. Это еще одна причина, по которой на Луне нет жизни. Солнечные лучи не рассеиваются, как это происходит с Землей, а нагревают поверхность земного сателлита напрямую, раскаляя его. Когда Солнце освещает другую сторону Луны, «темная» сторона остывает так же быстро, как когда-то нагрелась, ведь воздуха, который мог бы задержать тепло, по-прежнему нет.