Jak wiatr słoneczny zmienia powierzchnię Księżyca? Naukowcy odtworzyli proces w laboratorium

Wiatr słoneczny może być głównym czynnikiem odpowiedzialnym za wietrzenie kosmiczne na Księżycu. Naukowcy odtworzyli ten proces w warunkach laboratoryjnych, odkrywając nowe szczegóły dotyczące ewolucji powierzchni Srebrnego Globu oraz możliwego powstawania tam wody.

Wietrzenie kosmiczne zmienia księżycowy grunt

Powierzchnia Księżyca jest nieustannie przekształcana przez uderzenia meteorów i stały strumień cząstek pochodzących ze Słońca – proces znany jako wietrzenie kosmiczne. W ramach nowego badania naukowcy z Georgia Institute of Technology odtworzyli w laboratorium jedno ze źródeł tego zjawiska – wiatr słoneczny – co pozwoliło lepiej zrozumieć, jak zachodzi ewolucja powierzchni Srebrnego Globu. Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie „The Planetary Science Journal”.

Mikrometeory oraz wiatr słoneczny stopniowo zmieniają księżycowy grunt, wytwarzając drobne metaliczne cząstki znane jako nanofazowe żelazo (nanophase iron). Od dawna naukowcy wykorzystują dane dotyczące oddziaływania tych cząsteczek do szacowania wieku wietrzenia powierzchni Księżyca, ale nie byli pewni, które źródło tego procesu jest głównym czynnikiem powodującym te zmiany.

Jak wiatr słoneczny wpływa na powierzchnię Srebrnego Globu?

Aby to zbadać, naukowcy poddali ilmenit – minerał powszechnie występujący zarówno na Ziemi, jak i na Księżycu – działaniu syntetycznej wersji wiatru słonecznego. Eksperyment doprowadził do powstania nanofazowego żelaza w kontrolowanych warunkach, co sugeruje, że to właśnie ten proces odgrywa główną rolę w kształtowaniu zmian na powierzchni Srebrnego Globu.

Analizy zostały przeprowadzone w ramach Georgia Tech Center for Lunar Environment and Volatile Exploration Research (CLEVER), którego jednym z głównych celów jest zrozumienie naukowych podstaw i skutków wietrzenia kosmicznego w kontekście celów kampanii Artemis realizowanej przez NASA.

Badania mogą pomóc w analizie powierzchni Księżyca

Dzięki zrozumieniu, jak powierzchnia Księżyca zmienia się na poziomie mikroskopowym, naukowcy będą mogli lepiej interpretować dane ze zdalnych obserwacji i wkrótce nie będą musieli polegać wyłącznie na misjach księżycowych, aby poznawać szczegółowe właściwości powierzchni naturalnego satelity Ziemi. Analizy mogą również pomóc rzucić więcej światła na inne od dawna nurtujące zagadnienia, jak na przykład powstanie wody na Księżycu.

Czy wiatr słoneczny może odpowiadać za powstawanie wody?

„Woda byłaby niezwykle użytecznym zasobem dla przyszłych astronautów mieszkających na Księżycu, ale z naukowego punktu widzenia kieruje nami po prostu pytanie: jak woda pojawia się tam w pierwszej kolejności. Wiatr słoneczny jest potencjalnie jednym z jej źródeł, ponieważ zawarte w nim protony dostarczają wodór do cząsteczek H₂O, podczas gdy tlen jest obecny w minerałach księżycowych” – mówi Phillip First z Georgia Institute of Technology.

Wykorzystując komorę próżniową do symulowania wiatru słonecznego oraz mikroskopy elektronowe do analizy próbek, badacze odtworzyli skutki tysięcy lat oddziaływania wiatru słonecznego na powierzchnię Księżyca.

Badacze będą następnie symulować różny czas ekspozycji powierzchni na oddziaływanie wiatru słonecznego, co może pomóc wyjaśnić, jak powstaje woda. Oprócz tworzenia nanofazowego żelaza eksperymenty doprowadziły również do powstania drobnych pustych przestrzeni wewnątrz minerału – potencjalnych miejsc, w których wodór z wiatru słonecznego może wiązać się z tlenem, tworząc wodę.

Emil Gołoś