De Maan, onze natuurlijke satelliet, is altijd al een onderwerp van nieuwsgierigheid, studie en poëzie geweest. Maar naast de verzen en foto's van de aarde blijft de wetenschap de mysteries ervan ontrafelen. Een van de meest bijzondere aspecten is de sfeer, of beter gezegd, wat technisch bekend staat als maan exosfeer. In tegenstelling tot de Aarde heeft de Maan geen dikke, ademende atmosfeer. Wat de Maan wel heeft, is een extreem dunne laag gassen die nauwelijks als zodanig beschouwd kunnen worden. Deze laag is echter fascinerend vanwege zijn oorsprong en de interactie met de ruimte. Bovendien informatie over curiosa van de maan Het helpt ook om de context beter te begrijpen.
In dit artikel duiken we in de wereld van deze exosfeer: hoe het gevormd wordt, waaruit het bestaat, welke processen het in stand houden en zelfs welke merkwaardige zaken ruimtemissies ons hebben onthuld. Laten we alles eens bekijken, met wetenschappelijke nauwkeurigheid, maar ook in toegankelijke taal, zodat iedereen kan begrijpen wat er werkelijk rond de maan gebeurt.
Heeft de Maan een atmosfeer?
Als we onder atmosfeer een dichte laag gassen verstaan ​​zoals die van de aarde, dan De maan mist een atmosfeer in die klassieke zin. Er zit echter een heel dun laagje atomen en moleculen omheen, zo licht en verspreid dat ze zelden met elkaar botsen. Deze laag wordt genoemd exosphere en verschilt aanzienlijk van de atmosfeer van de aarde, die veel dichter is. De vergelijking tussen de twee is interessant, zoals gedetailleerd in de maan als satelliet.
Om ons een idee te geven: in Ă©Ă©n kubieke centimeter van de atmosfeer van de aarde zitten ongeveer 100 miljard miljard moleculen. In de atmosfeer van de maan daalt dat aantal tot ongeveer 100 moleculen. Dat wil zeggen dat het zo leeg is dat er in feite sprake is van lege ruimte, hoewel het technisch gezien wel een detecteerbare gassamenstelling heeft.
Dit komt grotendeels door de lage maanzwaartekracht. De ontsnappingssnelheid – de minimale snelheid die een deeltje nodig heeft om de ruimte in te ontsnappen – bedraagt ​​slechts 2.400 m/s (vergeleken met 11.200 m/s op aarde). Met zo'n zwakke zwaartekracht, gasdeeltjes ontsnappen gemakkelijk de ruimte in, waardoor de vorming van een dichte en stabiele atmosfeer wordt voorkomen. De dynamiek van dit fenomeen kan in verband worden gebracht met de informatie over stormvloeden die ook invloed hebben op hemellichamen.
Ook al lijkt het alsof er niets is, deze zeer dunne atmosfeer heeft een totale massa die geschat wordt op ongeveer 25.000 kg, ongeveer zo groot als een volle vrachtwagen. Bovendien verandert het voortdurend: overdag wordt het door de warmte van de zon naar het oppervlak toe uitgezet, en 's nachts de deeltjes koelen af ​​en vallen terug naar beneden.
Oorsprong van de maan-exosfeer
Over de oorsprong van deze exosfeer wordt al tientallen jaren gedebatteerd. Recent onderzoek door wetenschappers van de MIT en de Universiteit van Chicago, die samenvallen met eerdere en parallelle onderzoeken door instanties zoals NASA, hebben bevestigd dat de hoofdschuldige een fenomeen is dat bekend staat als impact verdamping. Het verband tussen inslagen en de atmosfeer van de maan is van cruciaal belang voor het begrijpen van de evolutie ervan.
Wat betekent dit? In principe wordt het maanoppervlak voortdurend gebombardeerd door micrometeorieten. Ze zijn zo klein als stofdeeltjes, maar wanneer ze inslaan, genereren ze temperaturen die variëren tussen 2000 en 6000ºC. Deze extreme temperaturen Ze verdampten atomen uit de grond, die vrijkwamen en bleven zweven een tijdje rond de Maan.
Een tweede proces genaamd ionenspuiten of sputteren draagt ​​ook bij. Dit gebeurt wanneer geladen deeltjes van de zonnewind, voornamelijk protonen, botsen met het maanoppervlak en scheuren atomen af, die vervolgens deel uitmaken van de exosfeer. In tegenstelling tot micrometeorieten is de zonnewind verdampt niet zoveel zwaar materiaal, dus de bijdrage is kleiner. Dit fenomeen hangt samen met de context van missies naar de maan.
De meest recente onderzoeken geven aan dat ongeveer 70% van de exosfeer van de maan is afkomstig van meteorietinslagenTerwijl 30% is te danken aan de zonnewind. Beide processen konden zeer gedetailleerd worden bestudeerd dankzij monsters van het Apollo-programma en het gebruik van isotopen van elementen zoals kalium en rubidium.
Waaruit bestaat de atmosfeer van de maan?
Hoewel de atmosfeer van de maan minuscuul is vergeleken met die van de aarde, Ja, er zijn verschillende gassen en atomen in geĂŻdentificeerd. Dankzij spectrometers op de grond, ruimtesondes en experimenten met Apollo-monsters zijn de volgende componenten gedetecteerd. De samenstelling van deze gassen kan waardevolle informatie verschaffen over gebeurtenissen in de lucht.
- Helium en Argon: Het zijn de meest voorkomende elementen die zijn aangetroffen tijdens het Apolloprogramma en andere missies.
- Natrium en Kalium: werden geĂŻdentificeerd dankzij daaropvolgende observaties vanaf de grond.
- Zuurstof, stikstof, methaan, koolmonoxide en kooldioxide: In sporen aanwezig, waarschijnlijk als gevolg van inslagen.
- Radioactieve isotopen van radon en polonium: ontdekt door de Lunar Prospector-sonde, zou afkomstig kunnen zijn uit het binnenste van de maan.
- Watermoleculen in de vorm van ijs: Er wordt aangenomen dat ze zich in permanent beschaduwde poolkraters bevinden.
De aanwezigheid van deze verbindingen geeft aan dat de Maan is niet volledig chemisch dood. Het is namelijk bekend dat zelfs enkele watermoleculen zouden op het oppervlak kunnen overleven als ze zich in koude gebieden bevinden die beschermd zijn tegen de zon. Onderzoek naar deze watermoleculen heeft implicaties voor het begrip verschillende manen van het zonnestelsel.
Invloed van ruimtemissies
De Apollo-missies speelden een fundamentele rol in ons begrip van de atmosfeer van de maan. Niet alleen omdat ze monsters van maangrond meebrachten, maar ook omdat de instrumenten en de astronauten zelf veranderden de atmosfeer in de buurt door gassen vrij te geven bij het uitademen of tijdens het verlaten van de buitenwereld (EVA). Er wordt geschat dat De maanmodules zouden de atmosfeer van de maan plaatselijk hebben verontreinigd met gassen die gelijk zijn aan de totale massa, hoewel de meeste daarvan al verdwenen zullen zijn.
Daarnaast zijn er recentere missies zoals LADEE (Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer) zette de studie van deze exosfeer voort. Deze sonde werd in 2013 gelanceerd en verzamelde waardevolle informatie om het belang van impacts en sputteren als sleutelprocessen te bevestigen. Het maakte het ook mogelijk om veranderingen in dichtheid te observeren tijdens verschijnselen zoals verduisteringen y meteorenregens, wat de actieve dynamiek van de maanatmosfeer bevestigt. Deze dynamiek is essentieel om verschijnselen zoals: Orioniden meteorenregen.
Zelfs in de afgelopen jaren heeft NASA missies gelanceerd zoals Minotaur 5, die tot doel hebben om maanstof en nabijgelegen gassen te bestuderen met behulp van optische lasersystemen. Dit alles met als doel om door te gaan een duidelijker beeld schetsen van de maanomgeving, iets wat essentieel is als we daar ooit permanente bases willen vestigen. De planning van deze bases is gekoppeld aan onderzoek naar kolonisatie van Mars.
Waarom is het belangrijk om de atmosfeer van de maan te begrijpen?
Het bestuderen van deze zwakke gaslaag lijkt misschien irrelevant, maar dat is het niet. Ten eerste omdat het ons helpt te begrijpen de dynamische en geologische geschiedenis van de Maan. Als we weten hoe micrometeorieten en de zonnewind het oppervlak van de planeet hebben gevormd, krijgen we inzicht in de evolutie van andere hemellichamen zonder atmosfeer, zoals asteroĂŻden en manen van Mars. Deze analyse is ook fundamenteel voor het begrijpen van verschijnselen zoals oorsprong van de maan.
Ten tweede is het van cruciaal belang om toekomstige menselijke missies. Om een ​​basis op de maan te kunnen vestigen, is het nodig om precies te weten welke elementen zich in de omgeving bevinden, hoe deze in de loop van de tijd reageren en hoe ze de werking van instrumenten kunnen verstoren. Het kan natuurlijk ook helpen om astronauten te beschermen tegen de zonne- en kosmische straling bij afwezigheid van een beschermende atmosfeer.
Dit onderzoek draagt ​​bij aan de bredere kennis over ruimteverweringsprocessen in het binnenste zonnestelsel. Wat op de maan wordt geleerd, kan worden toegepast op de verkenning van andere bestemmingen, zoals Marsmaan Phobos, of zelfs asteroïden die zich dicht bij de aarde bevinden.
De exosfeer van de maan is, hoewel uiterst ijl, een natuurlijk laboratorium voor het bestuderen van fundamentele kosmologische processen. Ver van wat men vroeger dacht, De maan is niet zomaar een dode rots. Het is een lichaam dat voortdurend in wisselwerking staat met zijn ruimtelijke omgeving en dat ons nog veel kan leren als we er aandacht aan blijven besteden.
