Má Měsíc vlastní atmosféru? Nečekaný objev změnil náš pohled na vznik tajemného obalu kolem Měsíce

Měsíc je ve většině případů holý a vystavený vesmírnému vakuu. Družice Země má však skutečně přikrývku z plynů. Je tenká a slabá, ale dostatečně trvanlivou na to, aby se dala považovat za druh atmosféry nazývané exosféra.

Jak přesně Měsíc udržuje tuto rozptýlenou plynnou slupku, je záhadou. Magnetické pole Země působí jako omezující vliv na její atmosféru, ale Měsíc nic takového nemá, takže jeho exosféra by měla být již dávno odstraněna sluneční aktivitou. Je zřejmé, že ubývající plyny na Měsíci jsou neustále doplňovány, a nyní vědci objevili zdroj tohoto doplňování. Drobné mikrometeority, velké sotva jako zrnko prachu, neustále narážejí do měsíčního povrchu, nakopávají a odpařují měsíční prach a uvolňují atomy do prostoru kolem Měsíce.

„Dáváme jednoznačnou odpověď na to, že vypařování při dopadu meteoritů je dominantním procesem, který vytváří měsíční atmosféru,“ říká geochemička Nicole Nie z Massachusettského technologického institutu (MIT).

„Měsíc je starý téměř 4,5 miliardy let a po tuto dobu byl jeho povrch neustále bombardován meteority. Ukázali jsme, že nakonec řídká atmosféra dosáhne ustáleného stavu, protože je neustále doplňována malými dopady po celém Měsíci.“ Protože je atmosféra Měsíce tak rozptýlená, je její studium náročné. Víme, že tam je, protože detektory zanechané misemi Apollo v ní detekovaly různé atomové složky, ale vědcům se nedaří zjistit, jak přesně vzniká. Na základě modelování byly jako hlavní přispěvatel silně naznačeny dopady mikrometeoritů a také proces zvaný „iontové rozprašování“, při němž jsou atomy vyvrhovány z měsíčního povrchu při bombardování nabitými částicemi nesenými slunečním větrem.

Nie a její kolegové se chtěli blíže podívat na tyto různé procesy a roli, kterou hrají při vytváření a udržování měsíční exosféry, a proto provedli novou analýzu. Pečlivě prostudovali data z lunární sondy LADEE (Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer), která byla v provozu sedm měsíců v letech 2013 až 2014.

„Na základě údajů z LADEE se zdálo, že roli hrají oba procesy,“ říká Nie. „Ukázalo se například, že během meteoritických dešťů je v atmosféře vidět více atomů, což znamená, že dopady mají vliv. Ukázalo se však také, že když je Měsíc chráněn před Sluncem, například při zatmění, dochází také ke změnám atomů v atmosféře, což znamená, že Slunce má také vliv. Výsledky tedy nebyly jednoznačné ani kvantitativní.“

Aby mohli výzkumníci tuto otázku dále zúžit, museli jít přímo ke zdroji. Zkoumali skutečné vzorky měsíční hlíny, které byly odebrány během programu Apollo, a hledali dva prvky: draslík a rubidium, o nichž je známo, že se na Měsíci vyskytují, a oba se snadno vypařují.

Když sluneční částice nebo mikrometeority narazí do povrchu Měsíce, rubidium a draslík, které tam zůstaly, se vypaří. Jako těžší prvky by však poměrně rychle spadly zpět na povrch Měsíce. Podstatné je, že poměry izotopového deště jednotlivých prvků by se lišily v závislosti na tom, zda by se vypařily dopadem mikrometeoritu nebo iontovým rozprašováním.

Tým rozdrtil svou měsíční hlínu na jemný prášek a výsledky analyzoval pomocí hmotnostního spektrometru. A zjistili, že oba procesy skutečně hrají roli při vytváření měsíční exosféry, ale příspěvek mikrometeoritů je více než dvakrát vyšší než příspěvek slunečního větru.

„Při impaktním vypařování by většina atomů zůstala v měsíční atmosféře, zatímco při iontovém rozprašování by bylo mnoho atomů vyvrženo do vesmíru,“ vysvětluje Nie. „Na základě naší studie můžeme nyní kvantifikovat roli obou procesů a říci, že relativní příspěvek impaktního vypařování oproti iontovému rozprašování je přibližně 70:30 nebo větší.“

Tento výsledek má význam nejen pro naše chápání Měsíce. Pokud podobné procesy probíhají i jinde ve Sluneční soustavě, například na asteroidech a jiných měsících, mohli bychom je detekovat ve vzorcích. Mise k získání těchto vzorků již byly provedeny nebo se na nich pracuje. Evropská kosmická agentura například doufá, že vyšle misi pro návrat vzorků na marťanský měsíc Fobos.

„Měření izotopů draslíku a rubidia v regolitu těchto objektů,“ píší vědci, „nám pomůže pochopit, jak byly ovlivněny bombardováním meteoroidy a rozprašováním slunečního větru v geologickém časovém měřítku a jak se liší zvětrávání vesmíru napříč Sluneční soustavou.“

Autor: Lukáš Drahozal

Zdroj: science.org, eurekalert.org