Луна становится все интереснее! Но теперь приходят «шокирующие» новости о том, что исследование полярных кратеров может быть намного сложнее и опаснее, чем первоначально предполагалось. Новые исследования показывают, что, поскольку солнечный ветер течет над естественными препятствиями на Луне, такими как края кратеров на полюсах, кратеры могут заряжаться до сотен вольт. «Короче говоря, мы обнаруживаем, что полярные кратеры представляют собой очень необычную электрическую среду, и, в частности, на дне этих кратеров может быть большой поверхностный заряд», - сказал Уильям Фаррелл из Центра космических полетов Годдарда, ведущий автор книги. новое исследование окружающей среды Луны.
Ориентация Луны на Солнце удерживает днища полярных кратеров в постоянной тени, позволяя температурам там падать ниже минус 400 градусов по Фаренгейту, достаточно холодным для хранения летучих веществ, таких как вода, в течение миллиардов лет. И, конечно, любые ресурсы, которые могут находиться в этих кратерах, представляют интерес для любых будущих исследователей, если космонавты когда-либо вернутся на Луну.
[/ Подпись]
«Однако наши исследования показывают, что, помимо злого холода, исследователям и роботам у основания полярных лунных кратеров также приходится сталкиваться со сложной электрической средой, которая может влиять на химию поверхности, статический разряд и прилипание пыли, - сказал Фаррелл, который является частью команды «Лунная мечта» - проекта «Динамическая реакция окружающей среды на луне» (DREAM) Лунного научного института, который также является частью Лунного научного института НАСА.
Приток солнечного ветра в кратеры может разрушить поверхность, что влияет на недавно обнаруженные молекулы воды. Статический разряд может привести к короткому замыканию чувствительного оборудования, в то время как липкая и чрезвычайно абразивная лунная пыль может изнашивать скафандры и может быть опасной, если будет отслеживаться внутри космического корабля и вдыхаться в течение длительного времени.
Солнечный ветер - это тонкий газ из электрически заряженных компонентов атомов - отрицательно заряженных электронов и положительно заряженных ионов - который постоянно дует с поверхности Солнца в космос. Поскольку луна слегка наклонена по сравнению с солнцем, солнечный ветер течет почти горизонтально по лунной поверхности у полюсов и вдоль области, где день переходит в ночь, называемой терминатором.
Исследователи создали компьютерное моделирование, чтобы обнаружить, что происходит, когда солнечный ветер течет по краям полярных кратеров. Они обнаружили, что в некотором смысле солнечный ветер ведет себя как ветер на Земле, впадая в глубокие полярные долины и дно кратера. В отличие от ветра на Земле, двойной электронно-ионный состав солнечного ветра может создавать необычный электрический заряд на стороне стены горы или кратера; то есть на внутренней стороне обода непосредственно под потоком солнечного ветра.
Поскольку электроны в 1000 раз легче ионов, более легкие электроны в солнечном ветре устремляются в лунный кратер или долину впереди тяжелых ионов, создавая отрицательно заряженную область внутри кратера. Ионы в конечном итоге догоняют, но попадают в кратер при постоянно более низких концентрациях, чем у электронов Этот дисбаланс в кратере заставляет внутренние стены и пол приобретать отрицательный электрический заряд. Расчеты показывают, что эффект разделения электронов / ионов наиболее выражен на подветренной кромке кратера - вдоль внутренней стенки кратера и на дне кратера, ближайшем к потоку солнечного ветра. Вдоль этого внутреннего края тяжелые ионы испытывают наибольшие трудности при попадании на поверхность. По сравнению с электронами они действуют как тягач, пытающийся следовать за мотоциклом; они просто не могут сделать такой крутой поворот на вершине горы, как электроны.
«Электроны накапливают электронное облако на этом подветренном крае стены и дна кратера, что может создать необычно большой отрицательный заряд в несколько сотен вольт относительно плотного солнечного ветра, протекающего над ним», - сказал Фаррелл.
Отрицательный заряд вдоль этого подветренного края не будет накапливаться бесконечно. В конце концов, притяжение между отрицательно заряженной областью и положительными ионами в солнечном ветре вызовет протекание какого-то другого необычного электрического тока. Команда считает, что одним из возможных источников этого тока может быть отрицательно заряженная пыль, которая отталкивается от отрицательно заряженной поверхности, поднимается в воздух и уходит из этой сильно заряженной области. «Астронавты Аполлона в орбитальном командном модуле видели слабые лучи на лунном горизонте во время восхода солнца, которые, возможно, были рассеянным светом от электрической пыли,» сказал Фаррелл. «Кроме того, миссия« Аполлон-17 »приземлилась в месте, похожем на окружающую среду кратера - долину Таурус-Литтроу. Эксперимент «Лунный выброс» и «Метеорит», проведенный астронавтами Аполлона-17, обнаружил удары пыли на пересечениях терминаторов, где солнечный ветер движется почти горизонтально, подобно ситуации на полярных кратерах ».
«Эта важная работа доктора Фаррелла и его команды является еще одним доказательством того, что наш взгляд на Луну за последние годы кардинально изменился», - сказал Грегори Шмидт, заместитель директора Лунного научного института НАСА в Исследовательском центре Эймса НАСА, Моффетт Филд, Калифорния «У него динамичная и захватывающая среда, которую мы только начинаем понимать».
Следующие шаги для команды включают более сложные компьютерные модели. «Мы хотим разработать полностью трехмерную модель для изучения эффектов расширения солнечного ветра по краям горы. Сейчас мы исследуем вертикальное расширение, но мы также хотим знать, что происходит горизонтально », - сказал Фаррелл. Уже в 2012 году НАСА начнет миссию «Исследователь лунной атмосферы и пылевой среды» (LADEE), которая будет вращаться вокруг Луны и может искать потоки пыли, предсказанные в результате исследований группы.
Исследование было опубликовано 24 марта в журнале геофизических исследований.
Источник: НБСИ
