Навколо нашого небесного супутника – Місяця – розкинулася дивна, асиметрична пилова хмара, яка завжди зміщується в бік, обернений до Сонця. Нове дослідження, схоже, нарешті розкриває таємницю такої нерівномірної форми.
Значна частина місячної поверхні вкрита шаром сірого пилу та дрібних уламків, відомим як реголіт. Цей унікальний покрив утворюється внаслідок постійного бомбардування місячної поверхні мікрометеоритами – крихітними космічними камінцями, що є залишками зіткнень астероїдів та комет. На відміну від Землі, яка має захисну атмосферу, що перетворює мікрометеорити на “падаючі зірки” при входженні, Місяць щодня приймає на себе удари кількох тонн таких небесних тіл. Ці зіткнення, своєю чергою, подрібнюють реголіт до стану дрібного пилу.
Таємнича пилова завіса
Мікрометеорити не лише формують реголіт, а й піднімають місячний пил у простір. У 2015 році дослідники виявили, що цей піднятий пил утворює велетенську хмару, яка простягається на кілька сотень миль над поверхнею Місяця. Ця хмара не є густою і невидима неозброєним оком. За словами Себастьєна Веркерке, постдокторанта Національного центру космічних досліджень Франції (Centre National D’Etudes Spatiales) у Парижі та першого автора нового дослідження, її максимальна щільність становить лише 0,004 частинок на кубічний метр – це еквівалент лише чотирьох пилинок у зерносховищі. Однак ця хмара має виразну несиметричність: більше пилу зосереджено над денною стороною Місяця – тією, що в будь-який момент повернена до Сонця. Насправді, хмара є найщільнішою поблизу поверхні біля термінатора світанку – чіткої лінії, що розділяє освітлену Сонцем ділянку Місяця від тіні.
Попередні дослідники, які відкрили цю хмару, пояснювали її асиметрію специфічними групами метеороїдів, траєкторії яких призводять до частіших ударів по денній поверхні. Але панування однієї, очевидної, різниці між денною та нічною сторонами Місяця – температури – привернуло увагу Веркерке.
Температурні гойдалки і місячний пил
У той час як поверхня Місяця вдень часто розпечена, з температурами, що значно перевищують найгарячіші місця на Землі, місячна ніч у чотири рази холодніша за середню температуру в Антарктиді. Ці колосальні температурні коливання, що досягають 285 градусів Цельсія (545 градусів Фаренгейта), спонукали Веркерке та його співавторів замислитися, чи можуть вони бути причиною такої скошеної форми хмари.
Щоб перевірити це припущення, Веркерке та його колеги – дослідники з американських та європейських університетів – звернулися до комп’ютерного моделювання. Команда симулювала удари крихітних метеороїдів – кожен завтовшки з людську волосину – об місячний пил за двох температур: 112 градусів Цельсія (233 градуси Фаренгейта) і мінус 183 градуси Цельсія (мінус 297 градусів Фаренгейта). Ці значення відповідають середнім денним та передсвітанковим температурам Місяця відповідно.
“Викинуті пилові частинки потім відстежуються індивідуально, щоб контролювати їхнє розподіл у просторі”, – пояснив Веркерке. Дослідники також повторили симуляції, змінюючи щільність упаковки поверхні.
Вони виявили, що мікрометеорити, які вдаряються об “пухкіші” поверхні, піднімають меншу кількість пилу, оскільки така м’якість поверхні амортизує удари. Натомість, удари об більш компактні поверхні призводять до більшого викиду низькошвидкісних пилових частинок. Дослідники вважають, що ця різниця може слугувати показником компактності місячної поверхні.
Більше того, денні метеороїди піднімають на 6-8% більше пилу, ніж нічні. І більша частка цих пилових частинок за високих температур (порівняно з тими, що утворюються за нижчих температур) має достатньо енергії, щоб досягти висоти орбітальних супутників, які можуть їх виявляти. Як більші об’єми піднятого пилу, так і більші частки пилу, що досягають супутників, можуть пояснити надлишок пилу в денний час, пояснили дослідники у своєму дослідженні, опублікованому 15 жовтня у “Journal of Geophysical Research: Planets”.
Заглянути за межі Місяця
Команда планує розширити свій аналіз на інші небесні тіла в нашій Сонячній системі, які також зазнають впливу невеликих метеороїдів. Веркерке зазначив, що особливо цікавим об’єктом є Меркурій – планета, найближча до Сонця, яка має значно вищу температуру, ніж денна сторона Місяця, і, отже, більшу різницю температур між днем і ніччю. Це, своєю чергою, має створити ще більш асиметричну пилову хмару.
Дослідники сподіваються віртуально відтворити це гіпотетичне спостереження. Його також вивчатиме місія BepiColombo до Меркурія – спільний проєкт Європейського космічного агентства (ESA) та Японського агентства аерокосмічних досліджень (JAXA), яка вже знаходиться на шляху до цієї загадкової планети. Ця місія може надати безцінні дані для підтвердження або спростування нової теорії, додавши ще один фрагмент до розуміння динаміки пилових оболонок навколо безповітряних світів.
