Η Σελήνη έχει εκτεθεί στον ηλιακό άνεμο για δισεκατομμύρια χρόνια. Ωστόσο, νέα στοιχεία δείχνουν ότι τα δύο ημισφαίρια του δεν υπέστησαν βομβαρδισμό με τον ίδιο τρόπο. Τα σωματίδια που χτυπούν κοντά και μακριά έρχονται με διαφορετικές ταχύτητες και μεταφέρουν διαφορετικά ποσά ενέργειας.
Μια ανάλυση του υλικού που συνέλεξε η αποστολή Chang’e 6 της Κίνας δείχνει τώρα ότι η μαγνητόσφαιρα της Γης είναι υπεύθυνη για αυτήν την αντίθεση. Τα αποτελέσματα δημοσιεύονται Φύση και Γεωγραφία.
Η σκόνη του φεγγαριού διατηρεί ένα ρεκόρ ηλιακού ανέμου
Ο ηλιακός άνεμος είναι ένα συνεχές ρεύμα από ταχέως κινούμενα φορτισμένα σωματίδια που εκπέμπονται από τον Ήλιο. Επειδή η Σελήνη στερείται πυκνής ατμόσφαιρας και παγκόσμιου μαγνητικού πεδίου, αυτά τα σωματίδια χτυπούν απευθείας στην επιφάνειά της.
Με την πάροδο του χρόνου, ο σεληνιακός ρεγόλιθος έχει διατηρήσει στοιχεία αυτής της έκθεσης. Λειτουργεί ως φυσική δεξαμενή πτητικών που παρέχει ο ηλιακός άνεμος, συμπεριλαμβανομένων των ευγενών αερίων (He, Ne, Ar, Kr, Xe). Επειδή αυτά τα στοιχεία σπάνια αντιδρούν χημικά με άλλα υλικά, οι επιστήμονες μπορούν να τα χρησιμοποιήσουν ως αξιόπιστους δείκτες για το πώς τα σωματίδια του ηλιακού ανέμου εισέρχονται και εναποτίθενται στο σεληνιακό έδαφος.
Μέχρι πρόσφατα, οι ερευνητές μπορούσαν να μελετήσουν δείγματα μόνο από κοντά στη Σελήνη. Χωρίς υλικό από την μακρινή πλευρά, δεν θα μπορούσαν να ελέγξουν άμεσα εάν η εμφύτευση του ηλιακού ανέμου διαφέρει συστηματικά μεταξύ των δύο ημισφαιρίων.
Αυτό άλλαξε όταν η αποστολή Chang’e 6 της Κίνας έφερε πίσω 1.935 γραμμάρια ρεγόλιθου από τη λεκάνη Aitken του Νότιου Πόλου στην μακρινή πλευρά της Σελήνης. Τα δείγματα παρείχαν την πρώτη άμεση ευκαιρία σύγκρισης του τρόπου με τον οποίο τα σωματίδια του ηλιακού ανέμου αποτέθηκαν στο έδαφος και από τις δύο πλευρές της Σελήνης.
Το δείγμα Chang’e 6 αποκάλυψε μια ισοτοπική διαφορά
Μια ομάδα με επικεφαλής το Ινστιτούτο Γεωλογίας και Γεωφυσικής (IGG) της Κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών (CAS) εξέτασε τις συγκεντρώσεις και τις ισοτοπικές συνθέσεις ηλίου, νέου, αργού, κρυπτονίου και ξένου στα στοιχεία Chang’e 6.
Η έρευνα διεξήχθη από τον Juhang Zhang, μεταδιδακτορικό ερευνητή στο IGG που εργάζεται υπό την επίβλεψη του καθηγητή He Huaiyu. Το έργο περιλαμβάνει ερευνητές από το Πανεπιστήμιο Επιστήμης και Τεχνολογίας της Κίνας και μέλη της ομάδας πτητικού ωφέλιμου φορτίου Chang’e 7.
Μία από τις πιο σαφείς διαφορές εμφανίστηκε στο ισότοπο νέον. Ο Chang’e 6 είχε μέσο όρο ρεγκόλιθ 20Ναί/22Ο λόγος Ne είναι 11,34 ± 0,22. Αυτή η τιμή είναι σημαντικά χαμηλότερη από αυτή που μετρήθηκε σε δείγματα κοντινής πλευράς που είχαν μελετηθεί προηγουμένως, αλλά ταιριάζει πολύ με τη θεωρητική σύνθεση που αναμένεται μετά από κλασματοποίηση ισχυρού ηλιακού ανέμου.
Αυτό το μοτίβο δείχνει ότι η μακρινή πλευρά παρουσίασε πιο έντονη ισοτοπική κλασμάτωση, με αποτέλεσμα το βαρύτερο ισότοπο νέον να γίνει σχετικά πιο άφθονο.
Ο ηλιακός άνεμος φτάνει πιο βαθιά στην απόσταση
Το Κρύπτον και το ξένο παρείχαν πρόσθετες αποδείξεις ότι τα δύο ημισφαίρια εκτέθηκαν σε σωματίδια διαφορετικών ενεργειών.
Κατά τη διάρκεια του πειράματος βηματικής θέρμανσης, το ξένον που παρέχεται από τον ηλιακό άνεμο απελευθερώνεται κυρίως από το στοιχείο Chang’e 6 σε υψηλές θερμοκρασίες, παράγοντας μια μοναδική κορυφή υψηλής θερμοκρασίας. Το δείγμα Chang’e 5 από την κοντινή πλευρά έδειξε διαφορετικό μοτίβο, με σημαντική απελευθέρωση xenon τόσο σε χαμηλές όσο και σε υψηλές θερμοκρασίες.
Η αντίθεση δείχνει ότι τα σωματίδια του ηλιακού ανέμου έχουν διεισδύσει πολύ στον μακρινό ρηγόλιθο. Η βαθύτερη εμφύτευση απαιτεί συνήθως σωματίδια με μεγαλύτερη ενέργεια, υποδεικνύοντας ότι η μακρινή πλευρά της Σελήνης είναι εκτεθειμένη σε έναν ταχύτερο και ισχυρότερο ηλιακό άνεμο.
Πώς η Γη επιβραδύνει τον ηλιακό άνεμο;
Οι ερευνητές εξηγούν τη διαφορά μέσω του φαινομένου της «ρυθμιστικής ορμής» της μαγνητόσφαιρας της Γης.
Καθώς η Σελήνη περιφέρεται γύρω από τη Γη, περιστασιακά περνά μέσα από το μαγνητοσφαίριο, μια ζώνη ασφαλείας που περιβάλλει τη μαγνητόσφαιρα. Σε αυτή την περιοχή, ο ηλιακός άνεμος επιβραδύνεται από την κανονική του ταχύτητα των περίπου 400 km/s σε περίπου 200 km/s.
Η επιβράδυνση επηρεάζει κυρίως την εγγύτητα της Σελήνης, η οποία βλέπει προς τη Γη. Τα σωματίδια χαμηλής ενέργειας δεν ταξιδεύουν βαθιά στην επιφάνεια, επομένως η εμφύτευσή τους βρίσκεται κοντά στην κορυφή του ρεγολίθου.
Η μακρινή πλευρά, που είναι πάντα μακριά από τη Γη, δεν επηρεάζεται με τον ίδιο τρόπο. Εκτίθεται στον αδιατάρακτο ηλιακό άνεμο, ο οποίος επιτρέπει σε ταχύτερα σωματίδια να διεισδύσουν μακρύτερα στο σεληνιακό έδαφος.
Οι ερευνητές εκτιμούν ότι αυτή η αργή ροή αντιπροσωπεύει περίπου το 25% της συνολικής έκθεσης στον ηλιακό άνεμο που καταγράφεται στο σημείο προσγείωσης Chang’e 5. Συγκριτικά, η μακρινή τοποθεσία Chang’e 6 δεν έδειξε στοιχεία της ίδιας προστατευτικής δράσης.
Τα σεληνιακά εδάφη μπορεί να καταγράφουν το μαγνητικό παρελθόν της Γης
Αυτά τα μακρινά δείγματα παρέχουν την πρώτη άμεση φυσική απόδειξη ότι η μαγνητόσφαιρα της Γης ελέγχει την ταχύτητα των σωματιδίων του ηλιακού ανέμου που φτάνουν σε διαφορετικά μέρη της Σελήνης. Η πρόσκρουση καταγράφεται μόνιμα από το βάθος στο οποίο τα σωματίδια διείσδυσαν στον ρεγόλιθο και την ισοτοπική υπογραφή των παγιδευμένων ευγενών αερίων.
Οι ερευνητές προτείνουν επίσης ότι τα βαριά ευγενή αέρια στο σεληνιακό έδαφος μπορεί να χρησιμεύσουν ως “απολιθωμένο αρχείο” παλαιότερων αλληλεπιδράσεων μεταξύ του ηλιακού ανέμου και της μαγνητόσφαιρας της Γης. Όταν μελετηθούν παράλληλα με τα παλαιομαγνητικά στοιχεία, αυτά τα αέρια θα μπορούσαν να παρέχουν έναν νέο τρόπο ανίχνευσης του τρόπου με τον οποίο η μαγνητόσφαιρα της Γης έχει αλλάξει σε μεγάλες χρονικές περιόδους.
Τα αποτελέσματα αποκαλύπτουν ότι η σχέση μεταξύ Ήλιου, Γης και Σελήνης είναι πιο περίπλοκη από ό,τι είχαν καταλάβει οι επιστήμονες. Υποδηλώνουν επίσης ότι η Σελήνη έχει διατηρήσει κρυμμένα στοιχεία αυτών των αρχαίων αλληλεπιδράσεων, δίνοντας στους ερευνητές έναν νέο τρόπο να διερευνήσουν τη μακροπρόθεσμη ιστορία του μαγνητικού περιβάλλοντος της Γης.
