|
Атмосфера Земли поможет поддерживать жизнь на Луне
|
|
|
|
Поверхность Луны может представлять собой нечто большее, чем просто пыльный, бесплодный ландшафт. На протяжении миллиардов лет мельчайшие частицы земной атмосферы оседали в лунном грунте, создавая возможный источник веществ, поддерживающих жизнь для будущих астронавтов. Но ученые только недавно начали понимать, как эти частицы совершают долгое путешествие с Земли на Луну и как долго происходит этот процесс.
|
|
|
|
Новое исследование из Университета Рочестера, опубликованное в журнале Communications Earth & Environment, показывает, что магнитное поле Земли действительно может помогать направлять атмосферные частицы, переносимые солнечным ветром, в космос, вместо того чтобы блокировать их. Поскольку магнитное поле Земли существует уже миллиарды лет, этот процесс мог бы неуклонно перемещать частицы с Земли на Луну в течение очень длительного периода времени.
|
|
|
|
"Объединив данные о частицах, сохранившихся в лунном грунте, с компьютерным моделированием того, как солнечный ветер взаимодействует с атмосферой Земли, мы можем проследить историю земной атмосферы и ее магнитного поля", - говорит Эрик Блэкман, профессор кафедры физики и астрономии и выдающийся ученый из лаборатории физики Земли в Урочестере. Лазерная энергетика (LLE).
|
|
|
|
Полученные данные свидетельствуют о том, что лунный грунт может не только содержать долгосрочные данные об атмосфере Земли, но и быть даже более ценным, чем когда-то думали ученые, для будущих исследователей космоса, живущих и работающих на Луне.
|
|
|
|
|
|
|
Подсказки из лунного грунта
|
|
|
|
Грунт, доставленный на Землю миссиями "Аполлон" в 1970-х годах, дал ученым важные подсказки. Исследования этих образцов показали, что пыльная поверхность Луны, называемая реголитом, содержит летучие вещества, такие как вода, двуокись углерода, гелий, аргон и азот. Некоторые из этих летучих веществ образуются в результате постоянного потока заряженных частиц, известного как солнечный ветер. Но их количество, особенно азота, слишком велико, чтобы можно было объяснить только солнечным ветром.
|
|
|
|
В 2005 году группа исследователей из Токийского университета предположила, что часть летучих веществ могла поступать из атмосферы Земли. Они утверждали, что это могло произойти только в то время, когда на Земле еще не возникло магнитное поле, поскольку они предполагали, что магнитное поле будет препятствовать выходу атмосферных частиц в космос.
|
|
|
|
Но исследователи из Урочестера обнаружили, что процесс может протекать по-другому.
|
|
Имитируя, как атмосфера Земли достигла Луны
|
|
|
|
Команда Урочестера, в которую входят Шубхонкар Параманик, аспирант кафедры физики и астрономии и научный сотрудник Хортона в LLE; Джон Тардуно, профессор Уильяма Р. Кенана-младшего на кафедре наук о Земле и окружающей среде; и Джонатан Кэрролл-Нелленбек, специалист по вычислительной технике в Центре комплексных исследований Вычислительная техника и доцент кафедры физики и астрономии использовали передовые методы компьютерного моделирования, чтобы смоделировать, как и когда реголит мог приобрести элементы, обнаруженные в образцах, взятых с "Аполлона".
|
|
|
|
Исследователи протестировали два сценария. В одном моделировалась "ранняя Земля" без магнитного поля и при более сильном солнечном ветре. В другом моделировалась "современная Земля" с сильным магнитным полем и более слабым солнечным ветром. Моделирование показало, что перенос частиц лучше всего работает в современном земном сценарии.
|
|
|
|
В этом случае заряженные частицы из атмосферы Земли выбрасываются солнечным ветром и направляются вдоль силовых линий магнитного поля Земли. Некоторые из силовых линий простираются достаточно далеко в космос, чтобы достичь Луны. На протяжении миллиардов лет этот воронкообразный эффект помогал небольшим частицам земной атмосферы оседать на поверхности Луны.
|
|
Сохраняя прошлое и поддерживая будущее
|
|
|
|
Длительный обмен частицами означает, что Луна может хранить химический состав атмосферы Земли. Таким образом, изучение лунного грунта может дать ученым редкую возможность понять, как на протяжении миллиардов лет развивались климат, океаны и даже жизнь на Земле.
|
|
|
|
Долгосрочный и устойчивый перенос частиц также свидетельствует о том, что лунный грунт содержит больше летучих веществ, чем считалось ранее. Такие элементы, как вода и азот, могут способствовать устойчивому присутствию человека на Луне, уменьшая необходимость в транспортировке припасов с Земли и делая исследование Луны более осуществимым.
|
|
|
|
"Наше исследование также может иметь более широкие последствия для понимания раннего выхода атмосферы на таких планетах, как Марс, где сегодня отсутствует глобальное магнитное поле, но в прошлом было такое же, как на Земле, а также, вероятно, более плотная атмосфера", - говорит Параманик. "Изучая эволюцию планет наряду с выходом из атмосферы в разные эпохи, мы можем получить представление о том, как эти процессы формируют пригодность планеты для жизни".
|
|
|
|
Источник
|
