Группа исследователей во главе с ученым-планетологом Гавайского университета в Маноа обнаружила, что электроны высоких энергий в плазменном слое Земли способствуют процессам выветривания на поверхности Луны и, что важно, электроны, возможно, способствовали образованию воды на поверхности Луны. Исследование было опубликовано в журнале Nature Astronomy.
Понимание концентрации и распределения воды на Луне имеет решающее значение для понимания ее формирования и эволюции, а также для будущих экспедиций человечества на Луну. Новое открытие может также помочь объяснить происхождение водяного льда, ранее обнаруженного в постоянно затененных областях Луны.
Из-за магнетизма Земли вокруг планеты существует силовое поле, называемое магнитосферой, которое защищает Землю от космического выветривания и разрушительного излучения Солнца. Солнечный ветер расталкивает магнитосферу и изменяет ее форму, образуя длинный хвост на затененной (ночной) стороне. Плазменный слой внутри этого хвоста магнитосферы представляет собой область, состоящую из электронов и ионов высоких энергий, источником которых может быть Земля и солнечный ветер.
Раньше учёные в основном фокусировались на роли ионов высоких энергий в космическом выветривании Луны и других безвоздушных тел. Солнечный ветер, состоящий из частиц высоких энергий, таких как протоны, бомбардирует лунную поверхность и считается одним из основных способов образования воды на Луне.
Теперь Шуай Ли, помощник научного сотрудника Школы наук об океане и Земле в Маноа (SOEST), заинтересовался исследованием изменений в выветривании поверхности, когда Луна проходит через магнитосферный хвост Земли – область, которая почти полностью защищает Луну от солнечного ветра, но не от световых фотонов Солнца.
Ли и соавторы проанализировали данные дистанционного зондирования, которые были собраны лунным инструментом Mineralogy Mapper на борту индийской миссии Chandrayaan 1 в период с 2008 по 2009 год. В частности, они оценили изменения в образовании воды, когда Луна проходила через хвост магнитосферы Земли, который включает в себя плазменный язык (слой плазмы на ночной стороне).
Наблюдения дистанционного зондирования показали, что образование воды в хвосте магнитосферы Земли практически идентично тому времени, когда Луна находилась за пределами хвоста магнитосферы Земли.
Это указывает на то, что в хвосте магнитосферы могут происходить дополнительные процессы образования воды или находиться ее источники, не связанные напрямую с имплантацией протонов солнечного ветра. В частности, излучение электронов высоких энергий демонстрирует эффекты, аналогичные эффектам протонов солнечного ветра.
Больше информации: Li, S. et al, Formation of lunar surface water associated with high-energy electrons in Earth’s magnetotail, Nature Astronomy (2023). DOI: 10.1038/s41550-023-02081-y. www.nature.com/articles/s41550-023-02081-y