Ученые давно наблюдают любопытное явление вокруг Луны Земли: обширное, асимметричное пылевое облако, которое постоянно тянется за ней. Новое исследование предлагает убедительное объяснение этой странной асимметрии, связывая её с экстремальными различиями температур между освещенной и затененной сторонами Луны.
Лунный реголит: постоянный поток пыли
Поверхность Луны — это не гладкий, твердый ландшафт. Вместо этого она покрыта слоем серой пыли и рыхлых камней, называемых реголитом. Этот реголит непрерывно образуется в результате неустанного бомбардировки микрометеороидами — крошечными космическими камнями, возникающими в результате столкновений астероидов и комет. Поскольку у Луны нет атмосферы, чтобы сжигать входящие космические обломки (явление, которое на Земле создает «падающие звезды»), тонны этих микрометеороидов ежедневно обрушиваются на лунную поверхность, превращая камни в мелкую пыль.
Огромное, асимметричное пылевое облако
В 2015 году исследователи обнаружили, что столкновение этих микрометеороидов не только создает пыль, но и поднимает её в космос. Этот процесс порождает огромное пылевое облако, простирающееся на сотни миль над лунной поверхностью. Хотя облако не визуально толстое, оно демонстрирует поразительную асимметрию: оно плотнее над освещенной стороной Луны — над той стороной, которая в данный момент обращена к Солнцу — чем над её более темной стороной. Как отмечает Себастьян Веркерке, научный сотрудник и ведущий автор исследования: «облако плотнее всего близко к поверхности у терминатора зари» — границы между солнечным светом и тенью. Плотность пыли невероятно низкая: «максимальная измеренная плотность составила всего 0,004 частицы на кубический метр (эквивалент 4 частицам пыли в зернохранилище)».
Связь с температурой: новая гипотеза
Изначально ученые объясняли асимметрию облака конкретными траекториями микрометеороидов, которые способствовали столкновениям на дневной поверхности. Однако огромная разница в температуре между лунным днем и ночью поразила исследователей как потенциально важный фактор. Температура на поверхности Луны может достигать обжигающих отметок, значительно превышающих самые жаркие места на Земле, в то время как лунная ночь опускается до температур, холоднее тех, что встречаются в Антарктиде. Веркерке и его коллеги предположили, что эта экстремальная смена температур — разница в 285 градусов Цельсия (545 градусов по Фаренгейту) — может быть ответственна за асимметричную форму облака.
Компьютерные модели раскрывают истину
Чтобы проверить эту гипотезу, Веркерке и его коллеги, команда исследователей из университетов США и Европы, использовали компьютерные модели. Модели отслеживали крошечные микрометеороиды (примерно шириной с человеческий волос), воздействующие на лунный реголит при двух разных температурах: 112 градусов Цельсия (233 градуса по Фаренгейту) и минус 183 градуса Цельсия (минус 297 градуса по Фаренгейту), представляющих среднюю дневную и предрассветную температуры Луны, соответственно.
Кроме того, модели учитывали плотность или «пушистость» лунной поверхности, поскольку «выброшенная пылевая частица впоследствии отслеживается индивидуально, чтобы контролировать её распределение в космосе». Моделирование показало, что микрометеороиды, воздействующие на «более пушистые» поверхности, выбрасывали меньше пыли из-за эффекта амортизации. Напротив, удары по более компактным поверхностям генерировали больше частиц пыли, движущихся со скоростью ниже.
Ключевые выводы: плотность пыли и температура
Результаты исследования убедительно подтверждают гипотезу о влиянии температуры. Они обнаружили, что дневные микрометеороиды поднимают на 6–8% больше пыли, чем ночные. Кроме того, большая доля частиц пыли, образовавшихся при более высоких температурах, обладала достаточной энергией, чтобы достигать окололунных спутников, способных их обнаруживать. «И большее количество поднятой пыли, и большая доля пыли, достигающей спутников, могли объяснить избыток дневной пыли», — заключили исследователи.
Будущие исследования: распространение на другие миры
Исследования команды представляют собой значительный шаг вперед в понимании динамики лунной пыли и ее воздействия на космическую среду. Они планируют расширить свой анализ на другие тела Солнечной системы, подверженные аналогичному обстрелу мелкими метеороидами. Одной из особенно интересных целей для будущих исследований является Меркурий, учитывая его еще более горячую дневную поверхность и большую разницу температур между днем и ночью, что, вероятно, произведет еще более выраженную асимметрию в его пылевом облаке.
