Tajna udara Sunčevog vetra: Uzorci koje je kineska sonda donela sa udaljene strane Meseca iznenadili naučnike

Sunčev vetar udara u Mesec već milijardama godina. Međutim, dve hemisfere Zemljinog pratioca solarni vetrovi udaraju potpuno drugačijim brzinama i energijama. Analiza uzoraka sa udaljene strane Meseca, koje je pre dve godine prikupila kineska sonda Čange 6 tokom istorijske misije, pokazala je da je Zemljina magnetosfera oblikovala tu razliku, prenosi EurekAlert!

Sunčev vetar, neprekidni tok naelektrisanih čestica visoke brzine sa Sunca, direktno bombarduje Mesečevu površinu. Lunarni regolit je sačuvao zapis o ovom bombardovanju, služeći kao prirodna arhiva isparljivih jedinjenja iz solarnog vetra, uključujući plemenite gasove (He, Ne, Ar, Kr, Xe). Ovi hemijski elementi su veoma pouzdani indikatori implantacije solarnog vetra i pružaju dragocene tragove o ovom procesu.

Preporučujemo

Pre ove studije, nedostatak uzoraka sa udaljene strane Meseca sprečavao je direktne eksperimente o sistematskim razlikama u implantaciji solarnog vetra između dve hemisfere.

Međutim, kineska misija Čange 6 donela je 1,935 grama regolita iz basena Južni pol-Ejtken sa daleke strane Meseca, pružajući prvu priliku za direktno poređenje procesa implantacije solarnog vetra na bližoj i dalekoj strani. Na osnovu lunarnih uzoraka, istraživački tim predvođen Institutom za geologiju i geofiziku (IGG) Kineske akademije nauka (CAS) sproveo je ispitivanje izotopa plemenitih gasova na regolitu sa misije Čange-6 i odredio koncentracije i izotopski sastav helijuma (He), neona (Ne), argona (Ar), kriptona (Kr) i ksenona (Xe).

Rad, objavljen u žurnalu Nature Geoscience, sproveo je Džang Sjuhang, postdoktorski istraživač na IGG pod nadzorom profesora He Huaijua, zajedno sa saradnicima sa Univerziteta nauke i tehnologije Kine i tima za volatilni teret misije Čange 7.

U analizi, istraživači su prvo primetili da je izotopski sastav neona (Ne) u regolitu misije Čange 6 veoma specifičan. Prosečan odnos 20Ne/22Ne iznosi 11,34 ± 0,22, što je znatno niže od onoga što je prijavljeno za sve prethodno analizirane uzorce sa bliže strane Meseca, ali blizu teoretskog izotopskog sastava koji se očekuje nakon jake frakcionacije solarnog vetra. Ovo ukazuje na to da je daleka strana Meseca prošla kroz jaču izotopsku frakcionaciju, što je rezultiralo prioritetnim obogaćivanjem težim izotopom.

Što se tiče kriptona (Kr) i ksenona (Xe), njihovo ponašanje pri oslobađanju se takođe razlikuje od uzoraka sa bliže strane. U eksperimentima sa postepenim zagrevanjem, ksenon (Xe) poreklom iz solarnog vetra u regolitu Čange 6 oslobađao se pretežno na visokim temperaturama, proizvodeći jedan pik oslobađanja na visokoj temperaturi. Nasuprot tome, uzorci misije Čange 5 pokazali su jasan obrazac sa dva pika, sa značajnim oslobađanjem ksenona i na niskim i na visokim temperaturama. Ovo ukazuje na to da su joni solarnog vetra prodrli znatno dublje u regolit daleke strane nego u bližu stranu - što znači da je daleka strana bila izložena česticama veće energije.

Ali zašto dve Mesečeve hemisfere primaju solarni vetar različitih energija?

Istraživački tim ovu razliku pripisuje efektu „regulacije brzine“ Zemljine magnetosfere. Dok Mesec orbitira oko Zemlje, on periodično prolazi kroz tampon zonu oko magnetosfere, gde se okolni solarni vetar usporava sa svoje tipične brzine od 400 km/s na oko 200 km/s.

Ovaj sporiji solarni vetar prvenstveno dopire do bliže strane Meseca, što rezultira plićom dubinom implantacije u regolitu te strane. Nasuprot tome, daleka strana, koja je trajno okrenuta od Zemlje, ostaje direktno izložena neometanom solarnom vetru, omogućavajući jonima da prodru dublje u regolit.

Istraživači sugerišu da je približno 25% ukupne izloženosti solarnom vetru na mestu sletanja Čange 5 bilo pod uticajem ovog usporenog solarnog vetra, dok mesto sletanja Čange 6 nije iskusilo takav efekat zaštite.

Pružajući prve direktne empirijske dokaze iz uzoraka sa daleke strane Meseca, ova studija potvrđuje efekat regulacije brzine Zemljine magnetosfere na implantaciju solarnog vetra u Mesečevu površinu, što je efekat koji je trajno sačuvan i u distribuciji dubine implantacije i u izotopskim potpisima plemenitih gasova unutar regolita.

Osim toga, istraživači su primetili da teški plemeniti gasovi u lunarnom tlu mogu poslužiti kao „fosilni zapisi“ prošlih interakcija između Zemljine magnetosfere i solarnog vetra, nudeći nov pristup za rekonstrukciju dugoročne evolucije Zemljine magnetosfere u kombinaciji sa paleomagnetnim zapisima.

Nalazi takođe pokazuju da su interakcije unutar sistema Sunce–Zemlja–Mesec složenije nego što se ranije mislilo. Prema rečima istraživača, ovi rezultati otvaraju novi prozor u ovu drevnu dinamiku, otkrivajući da najbliži nebeski sused Zemlje čuva ranije nepoznate zapise o tim interakcijama.

(Telegraf Nauka/EurekAlert!)