0
Księżycowe kratery biegunowe mogą być naelektryzowane
Kiedy wiatr słoneczny przepływa nad naturalnymi przeszkodami na księżycu, może on ładować biegunowe kratery do setek Voltów, twierdzi zespół Lunar Science Institute NASA.
Kratery biegunowe są w centrum zainteresowania z powodu zasobów, włączając w to lód, który tam się znajduje. Położenie Księżyca względem Słońca utrzymuje dno kraterów w ciągłym cieniu, pozwalając temperaturze spaść poniżej 400 stopni Fahrenheita, wystarczająco, aby przechować lotny materiał jakim jest woda przez miliardy lat.
„Jednakże, nasze poszukiwania sugerują, że w dodatku do zimnego wiatru, badacze i roboty na dnie księżycowych kraterów mogą się również zmagać ze złożonym środowiskiem elektrycznym, które ma wpływ na skład chemiczny powierzchni, wyładowania statyczne, oraz przyczepność pyłu” twierdzi William Farrell z NASA Goddard Space Flight Center w Greenbelt. Farrell jest czołowym autorem dokumentacji tych badań opublikowanych 24-go marca w Journal of Geophysical Research. Poszukiwania te są częścią projektu DREAM (Dynamic Resposne of the Environment at the Moon).
„Ta znacząca praca Dr. Farrella i jego zespołu jest kolejnym dowodem na to, jak nasz wizerunek Księżyca dramatycznie zmienił się w ostatnich latach” - mówi Gregory Schmidt, deputowany dyrektor NASA Lunar Science Institute w NASA Ames Research Center, w Moffett Field, California - „Posiada on dynamiczne i fascynujące środowisko, które dopiero zaczynamy rozumieć”.
Wiatr słoneczny wlatujący do kraterów może erodować powierzchnię, co ma wpływ na niedawno odkryte molekuły wody. Wyładowania statyczne mogą oddziaływać niekorzystnie na nasz sprzęt, podczas gdy przyczepny i ekstremalnie szorstki pył księżycowy wyciera kombinezony i może być niebezpieczny, jeśli dostanie się do wnętrza kostiumu i będzie wdychany przez długi okres czasu.
Wiatr solarny jest rzadkim gazem elektrycznie naładowanych składników atomów – ujemnych elektronów i dodatnich jonów – który wieje bez przerwy od powierzchni Słońca w przestrzeń. Księżyc jest tylko nieznacznie odchylony w stosunku do Słońca, więc wiatr słoneczny przepływa prawie poziomo nad księżycową powierzchnią i biegunami oraz nad obszarem, gdzie dzień przechodzi w noc, zwanym terminatorem.
Badacze stworzyli symulacje komputerowe, aby zobaczyć co się dzieje kiedy wiatr solarny wieje nad brzegami kraterów biegunowych. Odkryli oni, że w pewien sposób wiatr słoneczny zachowuje się tak jak wiatr na Ziemi – wiejąc głęboko do wnętrza biegunowych dolin i kraterów. Inaczej niż wiatr na Ziemi, podwójna kompozycja jonowo-elektronowa wiatru słonecznego może spowodować niezwykłe wyładowania elektryczne na stoku góry lub krateru, a dokładniej, na wnętrzu krawędzi tuż pod przepływem wiatru.
Elektrony są ponad 1000 razy lżejsze niż jony, przez co elektrony w wietrze słonecznym napływają do doliny lub krateru księżycowego przed ciężkimi jonami, tworząc ujemnie naładowany obszar wewnątrz krateru.
Jony czasem również „nadganiają”, ale wpadają do zagłębienia w znacznie mniejszym skoncentrowaniu niż elektrony. Taki brak równowagi tworzy ujemne wyładowania na wewnętrznych ścianach i dnie krateru. Obliczenia ukazują, że efekt oddzielenia jonów i elektronów jest największy na zawietrznej krawędzi – wzdłuż wewnętrznej powierzchni i dna krateru najbliższego strumieniowi wiatru. Wzdłuż tej krawędzi cięższe jony mają trudności w przedostaniu się na powierzchnię. W porównaniu do elektronów, zachowują się jak przyczepy traktorowe próbujące dogonić motocykl; nie potrafią zrobić tak ostrego zwrotu nad szczytem jak elektrony.
„Elektrony budują chmurę elektroniczną na tej zawietrznej krawędzi krateru i jego dna, co może wytwarzać niezwykle wysokie wyładowanie ujemne rzędu kilku setek Voltów, podobne do gęstego wiatru solarnego” twierdzi Farrell.
Ładunek ujemny wzdłuż krawędzi nie będzie się odkładał w nieskończoność. Przyciąganie pomiędzy ujemnie naładowanym obszarem a dodatnimi jonami wiatru słonecznego spowoduje inny niezwykły przepływ elektryczności. Naukowcy z zespołu wierzą, że źródłem dla takiego przepływu może być ujemnie naładowany pył odpychany przez ujemnie wyładowaną powierzchnię, lewitujący i uciekający z wysoko zelektryzowanego rejonu. „Astronauci z Apollo w module dowodzenia widzieli nikłe promienie na księżycowym horyzoncie, które mogły być światłem rozproszonym od uniesionego elektrycznie pyłu” sądzi Farrell „Dodatkowo, misja Apollo 17 wylądowała na obszarze podobnym to środowiska kraterowego – dolinie Taurus-Littrow.
Instrumenty Lunar Ejecta i Meteorite Experiment pozostawione przez załogę Apollo 17 wykryły uderzenia pyłu na linii terminatora, gdzie wiatr słoneczny wieje prawie poziomo, podobnie jak nad kraterami biegunowym.
Następny krok zespołu uwzględnia bardziej złożone modele komputerowe. „Chcemy dostarczyć pełny trójwymiarowy model do zbadania efektów ekspansji wiatru solarnego wokół krawędzi gór. W tej chwili obserwujemy ekspansję pionową, ale chcemy się również dowiedzieć jak to działa poziomo” powiedział Farrell. Już w 2012 roku NASA odpali misję LADEE (Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer), która będzie okrążać Księżyc i szukać przepływów pyłu przewidzianych przez grupę badaczy.
Tłumaczenie ze strony
(istnieje również inna polska wersja artykułu, jednak mocno okrojona)
