Der Mond, unser natürlicher Satellit, war schon immer ein Gegenstand der Neugier, des Studiums und der Poesie. Doch über die Verse und Fotos von der Erde hinaus entschlüsselt die Wissenschaft weiterhin ihre Geheimnisse. Einer der besonderen Aspekte ist seine Atmosphäre, oder besser gesagt, was technisch bekannt ist als Mond-Exosphäre. Anders als die Erde besitzt der Mond keine dichte, atembare Atmosphäre. Stattdessen besteht er aus einer extrem dünnen Schicht aus Gasen, die man kaum als solche bezeichnen kann. Allerdings ist diese Schicht aufgrund ihrer Entstehung und ihrer Wechselwirkung mit dem Weltraum faszinierend. Darüber hinaus Informationen über Kuriositäten des Mondes Es hilft auch, den Kontext besser zu verstehen.
In diesem Artikel tauchen wir in die Welt dieser Exosphäre ein: wie es entsteht, woraus es besteht, welche Prozesse es erhalten und sogar, welche Kuriositäten uns Weltraummissionen offenbart haben. Schauen wir uns alles mit wissenschaftlicher Genauigkeit an, aber auch in einer verständlichen Sprache, damit jeder verstehen kann, was wirklich rund um den Mond passiert.
Hat der Mond eine Atmosphäre?
Wenn wir unter Atmosphäre eine dichte Schicht von Gasen wie die der Erde verstehen, dann Dem Mond fehlt eine Atmosphäre im klassischen Sinne. Allerdings ist es von einer sehr dünnen Schicht aus Atomen und Molekülen umgeben, die so leicht und verstreut sind, dass sie selten miteinander kollidieren. Diese Schicht heißt Exosphäre und unterscheidet sich deutlich von der Erdatmosphäre, die viel dichter ist. Der Vergleich zwischen den beiden ist interessant, wie ausführlich in der Mond als Satellit.
Um uns eine Vorstellung zu geben: In einem Kubikzentimeter der Erdatmosphäre befinden sich ungefähr 100 Milliarden Milliarden Moleküle. In der Mondatmosphäre sinkt diese Zahl auf etwa 100 Moleküle. Das heißt, es ist so leer, dass es sich praktisch um leeren Raum handelt, obwohl es technisch gesehen eine nachweisbare gasförmige Zusammensetzung hat.
Dies liegt vor allem an der niedrige Mondgravitation. Seine Fluchtgeschwindigkeit – die Mindestgeschwindigkeit, die ein Teilchen benötigt, um in den Weltraum zu entkommen – beträgt nur 2.400 m/s (im Vergleich zu 11.200 m/s auf der Erde). Bei so schwacher Schwerkraft Gaspartikel entweichen leicht in den Weltraum, wodurch die Bildung einer dichten und stabilen Atmosphäre verhindert wird. Die Dynamik dieses Phänomens kann mit den Informationen über Sturmfluten die auch Himmelskörper betreffen.
Auch wenn es so scheint, als ob da nichts wäre, hat diese sehr dünne Atmosphäre eine Gesamtmasse von ca. 25.000 kg, etwa so groß wie ein voller LKW. Darüber hinaus verändert es sich ständig: Tagsüber dehnt es die Wärme der Sonne zur Oberfläche hin aus, und nachts Die Partikel kühlen ab und fallen wieder nach unten.
Ursprung der Mond-Exosphäre
Über den Ursprung dieser Exosphäre wird seit Jahrzehnten diskutiert. Doch neuere Forschungen von Wissenschaftlern der MIT und die University of Chicago, die mit früheren und parallelen Studien von Einrichtungen wie der NASA übereinstimmen, haben bestätigt, dass der Hauptschuldige ein Phänomen ist, das als Aufprallverdampfung. Der Zusammenhang zwischen Einschlägen und der Mondatmosphäre ist entscheidend für das Verständnis ihrer Entwicklung.
Was bedeutet das? Im Grunde wird die Mondoberfläche ständig von Mikrometeoriten bombardiert. Sie sind so klein wie Staubkörner, aber wenn sie auftreffen, erzeugen sie Temperaturen zwischen 2000 und 6000 ºC. Diese extremen Temperaturen Sie verdampften Atome des Bodens, die freigesetzt wurden und schweben blieben um den Mond für eine gewisse Zeit.
Ein zweiter Prozess namens Ionensprühen oder Sputtern trägt ebenfalls dazu bei. Dies geschieht, wenn geladenen Teilchen des Sonnenwindes, hauptsächlich Protonen, kollidieren mit der Mondoberfläche und reißen Atome heraus, die dann Teil der Exosphäre werden. Im Gegensatz zu Mikrometeoriten ist der Sonnenwind verdampft nicht so viel schweres Material, daher ist sein Beitrag geringer. Dieses Phänomen hängt mit dem Kontext zusammen, Missionen zum Mond.
Jüngste Studien zeigen, dass ca. 70 % der Mond-Exosphäre stammen von MeteoriteneinschlägenWährend 30 % sind auf den Sonnenwind zurückzuführen. Beide Prozesse konnten detailliert untersucht werden dank Proben aus dem Apollo-Programm und die Verwendung von Isotopen von Elementen wie Kalium und Rubidium.
Woraus besteht die Mondatmosphäre?
Obwohl die Mondatmosphäre im Vergleich zur Erde winzig ist, Ja, mehrere Gase und Atome wurden darin identifiziert. Dank erdgebundener Spektrometer, Raumsonden und Experimenten mit Apollo-Proben wurden die folgenden Komponenten entdeckt. Die Zusammensetzung dieser Gase kann wertvolle Informationen liefern über Ereignisse am Himmel.
- Helium und Argon: Sie sind die am häufigsten vorkommenden Elemente und wurden vom Apollo-Programm und anderen Missionen entdeckt.
- Natrium und Kalium: wurden dank nachfolgender bodengestützter Beobachtungen identifiziert.
- Sauerstoff, Stickstoff, Methan, Kohlenmonoxid und Kohlendioxid: in Spuren vorhanden, wahrscheinlich als Folge von Einschlägen.
- Radioaktive Isotope von Radon und Polonium: von der Sonde Lunar Prospector entdeckt wurde, könnte aus dem Inneren des Mondes stammen.
- Wassermoleküle in Form von Eis: Man geht davon aus, dass sie in einigen permanent im Schatten liegenden Polarkratern existieren.
Das Vorhandensein dieser Verbindungen weist darauf hin, dass der Mond ist nicht vollständig chemisch tot. Tatsächlich ist bekannt, dass sogar einige Wassermoleküle könnten auf seiner Oberfläche überleben, wenn sie sich in kalten, vor der Sonne geschützten Gebieten befinden. Die Erforschung dieser Wassermoleküle hat Auswirkungen auf das Verständnis verschiedene Monde des Sonnensystems.
Einfluss von Weltraummissionen
Die Apollo-Missionen spielten eine grundlegende Rolle für unser Verständnis der Mondatmosphäre. Nicht nur, weil sie Proben von Mondboden mitbrachten, sondern weil Die Instrumente und Astronauten selbst veränderten die Atmosphäre in der Nähe durch die Freisetzung von Gasen beim Ausatmen oder bei Außenbordausstiegen (EVAs). Man schätzt, dass Die Mondlandefähren könnten die Mondatmosphäre lokal verunreinigt haben mit Gasen, die seiner Gesamtmasse entsprechen, obwohl die meisten davon bereits verschwunden sein werden.
Darüber hinaus gibt es neuere Missionen wie LADEE (Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer) setzte die Untersuchung dieser Exosphäre fort. Diese 2013 gestartete Sonde sammelte wertvolle Informationen, um die Bedeutung von Einschlägen und Sputtern als Schlüsselprozesse zu bestätigen. Es ermöglichte auch die Beobachtung von Dichteänderungen bei Phänomenen wie Finsternisse y Meteoriten Schauer, was die aktive Dynamik der Mondatmosphäre bestätigt. Diese Dynamik ist wesentlich für das Verständnis von Phänomenen wie Orioniden-Meteorschauer.
Auch in den letzten Jahren hat die NASA Missionen wie Minotaur 5 gestartet, deren Ziel die Untersuchung von Mondstaub und nahegelegenen Gasen mithilfe optischer Lasersysteme ist. All dies mit dem Ziel, weiterhin ein klareres Bild der Mondumgebung zeichnen, was von wesentlicher Bedeutung ist, wenn wir dort jemals dauerhafte Stützpunkte errichten wollen. Die Planung dieser Stützpunkte ist verknüpft mit der Forschung über Besiedlung des Mars.
Warum ist es wichtig, die Mondatmosphäre zu verstehen?
Das Studium dieser schwachen Gasschicht mag irrelevant erscheinen, ist es aber nicht. Erstens, weil es uns hilft zu verstehen die dynamische und geologische Geschichte des Mondes. Wenn wir wissen, wie Mikrometeoriten und der Sonnenwind seine Oberfläche geformt haben, erhalten wir Hinweise auf die Entwicklung anderer Körper ohne Atmosphäre, etwa von Asteroiden und Marsmonden. Diese Analyse ist auch grundlegend für das Verständnis von Phänomenen wie Ursprung des Mondes.
Zweitens ist es entscheidend, zukünftige bemannte Missionen. Um eine Basis auf dem Mond zu errichten, muss man genau wissen, welche Elemente sich in seiner Umgebung befinden, wie sie im Laufe der Zeit reagieren und wie sie die Instrumente beeinträchtigen könnten. Es kann natürlich auch dazu beitragen, Astronauten vor dem zu schützen Sonnen- und kosmische Strahlung ohne Schutzatmosphäre.
Diese Forschung trägt zum erweiterten Wissen über Weltraumverwitterungsprozesse im inneren Sonnensystem. Was man auf dem Mond lernt, kann man auch bei der Erforschung anderer Ziele anwenden, wie zum Beispiel Marsmond Phobosoder sogar erdnahen Asteroiden.
Obwohl die Exosphäre des Mondes äußerst dünn ist, stellt sie ein natürliches Labor für die Untersuchung grundlegender kosmologischer Prozesse dar. Weit entfernt von dem, was man in der Vergangenheit dachte, Der Mond ist nicht nur ein toter Stein. Es handelt sich um einen Körper, der weiterhin mit seiner räumlichen Umgebung interagiert und uns noch viel beibringen kann, wenn wir weiterhin aufmerksam sind.
