Лунная броня: как структура поверхности защищает экзосферу от солнечного ветра

Лунная экзосфера — сверхтонкая атмосфера спутника — долгое время оставалась загадкой для учёных. Ранее считалось, что её формируют два процесса: столкновения микрометеоритов с поверхностью и бомбардировка грунта частицами солнечного ветра. Однако новое исследование образцов с миссии «Аполлон» показало, что сама структура лунной поверхности неожиданно защищает экзосферу от разрушительного воздействия солнечного ветра.

Учёные из Венского технического университета и Бернского университета первыми провели прямые измерения «распыления» — процесса выбивания атомов и молекул из грунта под воздействием солнечного ветра. Вместо земных минералов-аналогов они использовали лунную пыль с «Аполлона-16», облучая её ионами водорода и гелия на скоростях, характерных для солнечного ветра.

Результаты, опубликованные в журнале Communications Earth & Environment, оказались сенсационными. Уровень эрозии из-за солнечного ветра оказался в десять раз ниже предшествующих модельных оценок. Это объясняется двумя факторами, которые ранее недооценивали: шероховатостью поверхности и пористой структурой реголита.

Микроскопические неровности и поры лунного грунта действуют как естественный щит. Ионы солнечного ветра «застревают» в углублениях или ударяются под углами, снижающими их разрушительную энергию. Трёхмерное моделирование подтвердило: чем выше пористость реголита, тем меньше атомов выбрасывается в экзосферу.

Эти данные меняют представление о формировании лунной экзосферы. Основным источником её вещества, вероятно, являются не солнечный ветер, а микрометеориты, непрерывно бомбардирующие Луну. Обновлённые модели помогут в планировании миссий Artemis и BepiColombo к Меркурию. Кроме того, исследование объясняет расхождения между предыдущими теориями и наблюдениями: «броня» из реголита действовала миллиарды лет, но лишь теперь раскрыла свои секреты.