Вчені вже давно спостерігають цікаве явище навколо супутника Землі: величезна асиметрична хмара пилу, яка постійно тягнеться за ним. Нове дослідження пропонує переконливе пояснення цієї дивної асиметрії, пов’язуючи її з надзвичайною різницею температур між освітленою та затіненою сторонами Місяця.
Місячний реголіт: постійний потік пилу
Поверхня Місяця не є рівним, твердим ландшафтом. Натомість він покритий шаром сірого пилу та пухких порід, які називаються реголітом. Цей реголіт безперервно утворюється внаслідок невпинного бомбардування мікрометеороїдами — крихітними космічними каменями, утвореними зіткненнями астероїдів і комет. Оскільки Місяць не має атмосфери, щоб спалювати космічне сміття (це явище на Землі створює «падаючі зірки»), тонни цих мікрометеороїдів щодня падають на поверхню Місяця, перетворюючи каміння на дрібний пил.
Величезна асиметрична хмара пилу
У 2015 році дослідники виявили, що зіткнення цих мікрометеороїдів не тільки створює пил, але й піднімає його в космос. Цей процес створює величезну хмару пилу, яка простягається на сотні миль над поверхнею Місяця. Хоча хмара візуально не густа, вона демонструє разючу асиметрію: вона щільніша над освітленою стороною Місяця — стороною, яка зараз звернена до Сонця, — ніж над темною стороною. Як зазначає Себастьян Веркерке, дослідник і провідний автор дослідження, «хмара є найщільнішою поблизу поверхні на світанковому термінаторі», на межі між сонячним світлом і тінню. Щільність пилу неймовірно низька: «максимальна виміряна щільність становила лише 0,004 частинки на кубічний метр (еквівалент 4 частинкам пилу в зерносховищі)».
Зв’язок із температурою: нова гіпотеза
Спочатку вчені пояснювали асиметрію хмари специфічними траєкторіями мікрометеороїдів, які сприяли зіткненням на поверхні. Однак величезна різниця в температурі між місячним днем і ніччю вразила дослідників як потенційно важливий фактор. Температури на поверхні Місяця можуть досягати пекучих рівнів, що значно перевищують найспекотніші місця на Землі, тоді як місячна ніч опускається до температур, нижчих, ніж в Антарктиді. Веркерке та його колеги припустили, що ця екстремальна зміна температури — різниця в 285 градусів за Цельсієм (545 градусів за Фаренгейтом) — може бути причиною асиметричної форми хмари.
Комп’ютерні моделі розкривають правду
Щоб перевірити цю гіпотезу, Веркерке та його колеги, група дослідників з університетів США та Європи, використовували комп’ютерні моделі. Моделі відстежували крихітні мікрометеороїди (шириною приблизно з людську волосину), які впливали на місячний реголіт при двох різних температурах: 112 градусів за Цельсієм (233 градуси за Фаренгейтом) і мінус 183 градуси за Цельсієм (мінус 297 градусів за Фаренгейтом), що представляє середню денну та передсвітанкову температуру Місяця відповідно.
Крім того, моделі враховували щільність або «пухнастість» місячної поверхні, оскільки «викинута частинка пилу згодом відстежується окремо, щоб контролювати її розподіл у просторі». Моделювання показало, що мікрометеороїди, що стикаються з «пухнастими» поверхнями, викидають менше пилу завдяки ефекту амортизації. Навпаки, зіткнення з більш компактними поверхнями призводило до утворення більшої кількості частинок пилу, що рухалися з меншою швидкістю.
Ключові висновки: щільність і температура пилу
Результати дослідження переконливо підтверджують гіпотезу про вплив температури. Вони виявили, що денні мікрометеороїди піднімають на 6–8% більше пилу, ніж нічні мікрометеороїди. Крім того, велика частина частинок пилу, утворених при вищих температурах, мала достатньо енергії, щоб досягти цисюнних супутників, здатних їх виявити. «Як більша кількість пилу, що піднімається, так і більша частка пилу, що досягає супутників, можуть пояснити надлишок денного пилу», – підсумували дослідники.
Майбутнє дослідження: розширення до інших світів
Дослідження команди є значним кроком вперед у розумінні динаміки місячного пилу та його впливу на космічне середовище. Вони планують поширити свій аналіз на інші тіла в Сонячній системі, які піддаються подібному бомбардуванню малими метеороїдами. Однією з особливо цікавих цілей для майбутніх досліджень є Меркурій, враховуючи його ще гарячішу денну поверхню та велику різницю температур між денною та нічною, що, ймовірно, призведе до ще більш вираженої асиметрії в його пиловій хмарі.
