Ионосфера Земли

Ученых уже давно сильно интересует, почему Луна имеет такую плотную ионосферу. Несмотря на то, что плотность ее атмосферы в миллиарды раз меньше плотности земной. Так откуда же взялась ионосфера на Луне, в полностью безвоздушном пространстве? Тим Стаббс из Центра космических полетов НАСА уверен, что разгадал эту загадку: виновата лунная пыль!

Считается, что Луна возникла около 4.5 миллиардов лет назад, когда произошло столкновение Земли с космическим телом крупных размеров. Согласно гипотезе, это событие «выбило» из нашей планеты огромный кусок расплавленной мантии, который затем и стал естественным спутником… Как оказалось, у Луны есть слабое магнитное поле, которое, вероятно, является следствием тектонической активности Луны. Но атмосфера у нее отсутствует, поэтому над Луной небосвод всегда черный, даже «днем».

Из-за этого поверхность спутника подвержена активному воздействию солнечного ветра. Происходит это воздействие следующим образом: ионы водорода, следующие от Солнца, внедряются в лунный реголит — смесь скалистых обломков и тонкой пыли, которые образуются в результате падения на спутник из космоса различных метеоритных тел.

Метеоритная бомбардировка приводит к тому, что лунный грунт взрыхляется и перемешивается, при этом его мелкие частицы «спекаются» и затем уплотняются. Толщина этого слоя в разных частях Луны составляет от нескольких сантиметров до десятков метров.

Первые доказательства того факта, что у Луны есть собственная ионосфера, были получены в 70-х годах прошлого века, когда советские орбитальные аппараты Луна-19 и Луна-22 нашли на расстоянии нескольких десятков километров над поверхностью Луны слой заряженных частиц, в котором содержалось до тысячи электронов на кубический сантиметр. Позже данные о наличии вокруг Луны ионосферной оболочки полностью подтвердились. Но было непонятно, откуда она взялась.

Например, у ионосферы Земли - это слой ионизированного газа, выделяющийся из частиц воздуха в результате воздействия ультрафиолетового солнечного излучения. Для жизнедеятельности земная ионосфера играет очень важную роль - она отражает радиоволны, что влияет на навигацию и связь. Возмущения ионосферы приводят к сбоям в работе приборов GPS.

Но для формирования ионосферы нужен воздух. У Луны его нет. И хотя на поверхность нашего спутника и просачивается очень незначительное количество газа, образующегося в результате радиоактивного распада, происходящего в лунных недрах, а также в результате воздействия солнечного ветра, но концентрация этих газов у поверхности Луны не превышает 200 тысяч частиц на один кубический сантиметр. Лунным «днем» она возрастает в два раза за счет дегазации грунта. По земным меркам подобная концентрация соответствует понятию глубокого вакуума. Именно поэтому поверхность Луны днем накаляется до 120 градусов выше нуля, а в ночные часы или в тени температура опускается до минус 160 градусов. Газовая оболочка вокруг Луны такая тонкая, что ее называют даже не атмосферой, а «экзосферой». Естественно, ионосфере взяться просто неоткуда. Но ведь она есть!

Сорок лет это явление было загадкой для астрофизиков. И только недавно Тим Стаббс выдвинул довольно неожиданную гипотезу: ионосфера Луны формируется из пыли! Доказательством этого, как считает Стаббс, может являться тот факт, что астронавты Apollo 15 говорили о том, что наблюдали над горизонтом Луны некое загадочное свечение. Оно вполне могло быть вызвано ионизацией частиц лунной пыли, которые светятся в лучах заходящего или восходящего солнца. Как считает исследователь, возникающего при этом явлении электрического заряда вполне достаточно, чтобы поддерживать тонкую ионосферную оболочку. Как мы уже знаем, пыли на Луне вполне достаточно.

Но для астрофизики ионосфера из пыли вместо газа — явление абсолютно новое. Непонятно, как подобная пылевая ионосфера будет вести себя на протяжении разных периодов лунных суток, точно так же, как и в разных фазах солнечного цикла, можно только догадываться, какое воздействие она будет оказывать на навигацию и радиосвязь в процессе будущего освоения Луны…

Вероятно, ответы на все эти вопросы можно будет получить при помощи зонда ARTEMIS, находящегося на лунной орбите в данное время, а также аппарата LADEE, который будет запущен в 2013 году, и в числе основных задач которого будет и исследование лунной экзосферы.