მთვარის ატმოსფერო: იონოსფეროს აქვს მაღალი პლაზმური სიმკვრივე  

ერთ-ერთი ყველაზე ლამაზი რამ დედაზე მიწა არის ა ატმოსფეროს. დედამიწაზე სიცოცხლე შეუძლებელი იქნებოდა ჰაერის ცოცხალი ფურცლის გარეშე, რომელიც მთლიანად მოიცავს დედამიწას ირგვლივ. გეოლოგიურ დროში ატმოსფეროს ევოლუციის ადრეულ ფაზაში, ქიმიური რეაქციები დედამიწის ქერქში იყო გაზების კრიტიკული წყარო. თუმცა, სიცოცხლის ევოლუციასთან ერთად, სიცოცხლესთან დაკავშირებულმა ბიოქიმიურმა პროცესებმა მოიცვა და შეინარჩუნეს მიმდინარე აირისებრი წონასწორობა. დედამიწის შიგნიდან გამდნარი ლითონების ნაკადის წყალობით, რომლებიც წარმოქმნიან დედამიწის მაგნიტურ ველს, რომელიც პასუხისმგებელია მაიონებელი მზის ქარების უმრავლესობის (ელექტრონულად დამუხტული ნაწილაკების უწყვეტი ნაკადი, ანუ მზის ატმოსფეროდან წარმოქმნილი პლაზმის) გადახრაზე დედამიწიდან. ატმოსფეროს ზედა ფენა შთანთქავს დარჩენილ მაიონებელ გამოსხივებას, თავის მხრივ იონიზდება (აქედან გამომდინარე, მას იონოსფეროს უწოდებენ).  

აქვს თუ არა მთვარე, დედამიწის ბუნებრივ თანამგზავრს, ატმოსფერო?  

მთვარეს არ აქვს ატმოსფერო ისე, როგორც ჩვენ მას დედამიწაზე განვიცდით. მისი გრავიტაციული ველი დედამიწისაზე სუსტია; მაშინ როცა დედამიწის ზედაპირზე გაქცევის სიჩქარე არის დაახლოებით 11.2 კმ/წმ (ჰაერის წინააღმდეგობა არ არის გათვალისწინებული), მთვარის ზედაპირზე ის მხოლოდ 2.4 კმ/წმ-ია, რაც ბევრად ნაკლებია მთვარეზე წყალბადის მოლეკულების ფესვის საშუალო კვადრატულ სიჩქარეზე (RMS). შედეგად, წყალბადის მოლეკულების უმეტესობა გარბის სივრცეში და მთვარე არ შეუძლია შეინარჩუნოს რაიმე მნიშვნელოვანი გაზების ფურცელი მის გარშემო. თუმცა, ეს არ ნიშნავს იმას, რომ მთვარეს ატმოსფერო საერთოდ არ აქვს. მთვარეს აქვს ატმოსფერო, მაგრამ ის იმდენად თხელია, რომ მთვარის ზედაპირზე თითქმის ვაკუუმის მდგომარეობა ჭარბობს. მთვარის ატმოსფერო უკიდურესად თხელია: დაახლოებით 10 ტრილიონჯერ უფრო თხელი ვიდრე დედამიწის ატმოსფერო. მთვარის ატმოსფეროს სიმკვრივე ემთხვევა დედამიწის ატმოსფეროს ყველაზე გარე კიდეების სიმკვრივეს¹. ამ კონტექსტში ბევრი ამტკიცებს, რომ მთვარეს არ აქვს ატმოსფერო.  

ის მთვარის ატმოსფერო მნიშვნელოვანია კაცობრიობის მომავლისთვის. აქედან გამომდინარე, ბოლო 75 წლის განმავლობაში ჩატარებული იყო კვლევების სერია.  

NASAაპოლოს მისიამ მნიშვნელოვანი წვლილი შეიტანა, როდესაც პირველად აღმოაჩინა მთვარის ატმოსფეროს⁴. Lunar Apollo 17-ის ატმოსფერული შემადგენლობის ექსპერიმენტმა (LACE) აღმოაჩინა მთვარის ზედაპირზე ატომებისა და მოლეკულების (მათ შორის, ჰელიუმი, არგონი და შესაძლოა ნეონი, ამიაკი, მეთანი და ნახშირორჟანგი) მცირე რაოდენობით.¹. შემდგომში მიწისზედა გაზომვებით აღმოაჩინეს ნატრიუმის და კალიუმის ორთქლი მთვარის ატმოსფეროში ემისიის ხაზის სპექტროსკოპიის გამოყენებით.². ასევე იყო ცნობები მთვარედან გამომავალი ლითონის იონების აღმოჩენის შესახებ პლანეტათაშორისი სივრცეში და H₂O ყინული მთვარის პოლარულ რეგიონში³.  

ბოლო 3 Ga (1 Ga ან giga-წლიური = 1 მილიარდი წელი ან 10⁹ წლებით), მთვარის ატმოსფერო სტაბილურია დაბალი სიმკვრივის ზედაპირული საზღვრის ეგზოსფეროთი (SBE). მანამდე მთვარეზე იყო უფრო გამორჩეული, თუმცა გარდამავალი ატმოსფერო მთვარეზე მნიშვნელოვანი ვულკანური აქტივობის გამო.⁴.

ახლახან გამოქვეყნებული კვლევები გაზომვების გამოყენებით ISRO-ს მთვარის orbiter ცხადყოფს, რომ მთვარის იონოსფეროს შეიძლება ჰქონდეს ელექტრონის ძალიან მაღალი სიმკვრივე. The მთვარის ზედაპირული ელექტრონის სიმკვრივე შეიძლება იყოს 1.2 × 10⁵ კუბურ სმ-ზე, მაგრამ მზის ქარი მოქმედებს როგორც ძლიერი მოცილების აგენტი, რომელიც მთელ პლაზმას გადააქვს. პლანეტათაშორისი საშუალო⁵. თუმცა, საინტერესო აღმოჩენა იყო ელექტრონის მაღალი შემცველობის დაკვირვება ღვიძილის რეგიონში (მზის ქარის მიმავალი დარღვევების რეგიონი მზის საწინააღმდეგო მიმართულებით). ის უფრო დიდი იყო, ვიდრე დღის მიმართულებით, იმის გათვალისწინებით, რომ არც მზის გამოსხივება და არც მზის ქარი უშუალოდ არ ურთიერთქმედებენ ამ რეგიონში არსებულ ნეიტრალურ ნაწილაკებთან.⁶. კვლევა აჩვენებს, რომ დომინანტური იონები გაღვიძების რეგიონში არის Ar^+, და ნე⁺ რომლებსაც აქვთ შედარებით გრძელი სიცოცხლე, ვიდრე მოლეკულური იონები (CO₂^+, და H₂O⁺ ) რომლებიც დომინანტურია სხვა რეგიონებში. მათი უმაღლესი ცხოვრების გამო, არ⁺ და ნე⁺ იონები ცოცხლობენ გაღვიძების რეგიონში, ხოლო მოლეკულური იონები კვლავ კომბინირდებიან და ქრება. მაღალი ელექტრონის სიმკვრივე ასევე აღმოაჩინეს ახლოს მთვარის პოლარული რეგიონები მზის გარდამავალ პერიოდებში^5,6. 

NASA-ს დაგეგმილი არტემისის მისია მთვარეზე მიზნად ისახავს არტემისის საბაზო ბანაკის შექმნას მთვარის ზედაპირი და კარიბჭე შიგნით მთვარის ორბიტაზე. ეს, რა თქმა უნდა, დაეხმარება უფრო დეტალურ და პირდაპირ შესწავლას მთვარის ატმოსფეროს⁷.  

*** 

წყაროები:  

1. NASA 2013. არის თუ არა მთვარეზე ატმოსფერო? ხელმისაწვდომია ონლაინ მისამართზე https://www.nasa.gov/mission_pages/LADEE/news/lunar-atmosphere.html#:~:text=Just%20as%20the%20discovery%20of,of%20Earth%2C%20Mars%20or%20Venus.  

2. Potter AE და Morgan TH 1988. ნატრიუმის და კალიუმის ორთქლის აღმოჩენა მთვარის ატმოსფეროში. SCIENCE 5 Aug 1988 Vol 241, Issue 4866 pp 675-680. DOI: https://doi.org/10.1126/science.241.4866.67 

3. Stern SA 1999. მთვარის ატმოსფერო: ისტორია, სტატუსი, მიმდინარე პრობლემები და კონტექსტი. გეოფიზიკის მიმოხილვები. პირველად გამოქვეყნდა: 01 ნოემბერი 1999. ტომი37, გამოცემა 4 ნოემბერი 1999. გვერდები 453-491. DOI: https://doi.org/10.1029/1999RG900005 

4. Needham DH და Kringab DA 2017. მთვარის ვულკანიზმმა შექმნა გარდამავალი ატმოსფერო ძველი მთვარის გარშემო. დედამიწისა და პლანეტარული მეცნიერების წერილები. ტომი 478, 15 წლის 2017 ნოემბერი, გვერდები 175-178. DOI: https://doi.org/10.1016/j.epsl.2017.09.002  

5. Ambili KM and Choudhary RK 2021. იონების და ელექტრონების სამგანზომილებიანი განაწილება მთვარის იონოსფეროში წარმოიშვა ფოტოქიმიური რეაქციებიდან. სამეფო ასტრონომიული საზოგადოების ყოველთვიური შეტყობინებები, ტომი 510, გამოცემა 3, 2022 წლის მარტი, გვერდები 3291–3300, DOI: https://doi.org/10.1093/mnras/stab3734  

6. Tripathi KR, et al 2022. კვლევა მთვარის იონოსფეროს დამახასიათებელ მახასიათებლებზე ორმაგი სიხშირის გამოყენებით რადიო სამეცნიერო (DFRS) ექსპერიმენტი Chandrayaan-2 ორბიტერზე. სამეფო ასტრონომიული საზოგადოების ყოველთვიური შეტყობინებები: წერილები, ტომი 515, გამოცემა 1, 2022 წლის სექტემბერი, გვერდები L61–L66, DOI: https://doi.org/10.1093/mnrasl/slac058  

7. NASA 2022. არტემისის მისია. ხელმისაწვდომია https://www.nasa.gov/specials/artemis/ 

***