En av de vackraste sakerna med mamma Jord är närvaron av en atmosfär. Livet på jorden skulle inte ha varit möjligt utan det livliga luftskiktet som helt omfamnar jorden runt omkring. I den tidiga fasen av atmosfärens utveckling under den geologiska tiden var kemiska reaktioner i jordskorpan den kritiska källan till gaser. Men med livets evolution tog de biokemiska processerna i samband med livet över och upprätthåller den nuvarande gasbalansen. Tack vare flödet av smälta metaller i jordens inre som ger upphov till jordens magnetfält som ansvarar för avböjning av de flesta av de joniserande solvindarna (kontinuerlig ström av elektriskt laddade partiklar, nämligen plasma som härrör från solatmosfären) bort från jorden. Det översta skiktet av atmosfären absorberar den återstående joniserande strålningen och blir i sin tur joniserad (därav kallad jonosfär).
Har månen, jordens naturliga satellit, en atmosfär?
Månen har inte en atmosfär som vi upplever den på jorden. Dess gravitationsfält är svagare än jordens; medan flykthastigheten vid jordens yta är cirka 11.2 km/sek (bortsett från luftmotståndet), är den på månens yta bara 2.4 km/sek, vilket är mycket mindre än rotmedelkvadrathastigheten (RMS) för vätemolekyler på månen. Som ett resultat flyr de flesta av vätemolekylerna till plats och månen är oförmögen att hålla kvar några betydande gaser runt sig. Detta betyder dock inte att månen inte har någon atmosfär alls. Månen har en atmosfär men den är så tunn att det råder nästan vakuum vid månens yta. Månens atmosfär är extremt tunn: cirka 10 biljoner gånger tunnare än jordens atmosfär. Densiteten av månens atmosfär är i paritet med densiteten för de yttersta kanterna av jordens atmosfär1. Det är i detta sammanhang som många hävdar att månen inte har någon atmosfär.
Smakämnen månens atmosfären är viktig för mänsklighetens framtid. Därför har det gjorts en rad studier under de senaste 75 åren.
NASA's Appolo Mission gav betydande bidrag när det först upptäcktes månens atmosfär4. Lunar Atmospheric Composition Experiment (LACE) av Apollo 17 fann små mängder av ett antal atomer och molekyler (inklusive helium, argon och möjligen neon, ammoniak, metan och koldioxid) på månens yta1. Därefter upptäckte markbaserade mätningar natrium- och kaliumånga i månens atmosfär med hjälp av emissionslinjespektroskopi2. Det fanns också rapporter om upptäckten av metalljoner som emanerade från månen in interplanetär plats och H2O is vid månens polarområde3.
För de senaste 3 Ga (1 Ga eller giga-år = 1 miljard år eller 109 år) är månens atmosfär stabil med ytgränsexosfär med låg densitet (SBE). Innan dess hade månen en mer framträdande, om än övergående atmosfär på grund av betydande vulkanisk aktivitet på månen4.
Nyligen publicerade studier med hjälp av mätningar från ISRO:s mån skytteln avslöja att månens jonosfär kan ha en mycket hög elektrontäthet. De månens ytelektrondensiteten kan vara så hög som 1.2 × 105 per kubikcm men solvinden fungerar som ett starkt avlägsnande medel som sveper all plasma till interplanetär Medium5. Det intressanta fyndet var dock observationen av det höga elektroninnehållet i kölvattnet (region med släpande störningar i solvinden i riktning mot solen). Den var större än i dagsriktningen med tanke på att varken solstrålningen eller solvinden interagerar direkt med tillgängliga neutrala partiklar i denna region6. Studien visar att de dominerande jonerna i kölvattnet är Ar+, och Ne+ som har en jämförelsevis längre livslängd än molekyljonerna (CO2+, och H2O+ ) som är dominerande i andra regioner. På grund av deras högre livstid har Ar+ och Ne+ joner överlever i kölvattnet medan de molekylära jonerna rekombinerar och försvinner. Hög elektrondensitet hittades också nära månens polära områden under solövergångsperioder5,6.
NASA: s planerade Artemis Mission to the Moon syftar till att sätta upp Artemis Base Camp på månens ytan och gatewayen in månens bana. Detta kommer säkert att hjälpa mer detaljerade och direkta studier av månens atmosfär7.
***
Referenser:
- NASA 2013. Finns det en atmosfär på månen? Finns online på https://www.nasa.gov/mission_pages/LADEE/news/lunar-atmosphere.html#:~:text=Just%20as%20the%20discovery%20of,of%20Earth%2C%20Mars%20or%20Venus.
- Potter AE och Morgan TH 1988. Upptäckt av natrium- och kaliumånga i månens atmosfär. SCIENCE 5 aug 1988 Vol 241, Issue 4866 s. 675-680. DOI: https://doi.org/10.1126/science.241.4866.67
- Stern SA 1999. Månatmosfären: Historia, status, aktuella problem och sammanhang. Recensioner av geofysik. Första gången publicerad: 01 november 1999. Volym 37, nummer 4 november 1999. Sidorna 453-491. DOI: https://doi.org/10.1029/1999RG900005
- Needham DH och Kringab DA 2017. Månvulkanism producerade en övergående atmosfär runt den antika månen. Earth and Planetary Science Letters. Volym 478, 15 november 2017, sidorna 175-178. DOI: https://doi.org/10.1016/j.epsl.2017.09.002
- Ambili KM och Choudhary RK 2021. Tredimensionell fördelning av joner och elektroner i månens jonosfär härrörde från de fotokemiska reaktionerna. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, volym 510, nummer 3, mars 2022, sid 3291–3300, DOI: https://doi.org/10.1093/mnras/stab3734
- Tripathi KR, et al, 2022. En studie om månens jonosfärs karakteristiska egenskaper med hjälp av dubbel frekvens radio vetenskapsexperiment (DFRS) ombord på Chandrayaan-2 orbiter. Månatliga meddelanden från Royal Astronomical Society: Letters, volym 515, nummer 1, september 2022, sidorna L61–L66, DOI: https://doi.org/10.1093/mnrasl/slac058
- NASA 2022. Artemisuppdrag. Tillgänglig på https://www.nasa.gov/specials/artemis/
***
