Czy na Księżycu jest pył? Co na ten temat powiedzieli Azimow, Clark, Siergiej Korolew? Co pokazał eksperyment? Czy wokół Księżyca jest pył?

Wracając na statek, wepchnąłem skafander do pojemnika i teraz pamiętam, że był cały pokryty drobnym pyłem. Jakiś dziwny pył, suchy i delikatny w dotyku, jak sól; trudno było to zetrzeć.

Stanisław Lem, „Pokój na ziemi”

Wokół nie ma całkiem próżni

Nie tak dawno ludzkość obchodziła 60. rocznicę początku ery kosmicznej – 4 października 1957 r. wystrzelono pierwszego radzieckiego sztucznego satelitę Ziemi. Następnie wielu intelektualistów zaczęło spekulować na temat nadchodzących misji księżycowych. W 1959 roku amerykański pisarz science fiction i popularyzator nauki Isaac Asimov opublikował w czasopiśmie artykuł popularnonaukowy „14 milionów ton pyłu rocznie” Podsumowanie nauki. Choć „14 milionów ton” odnosiło się do ilości pyłu opadającego w ciągu roku na całą powierzchnię Ziemi, dane te pozwoliły oszacować oczekiwaną grubość warstwy pyłu na powierzchni Księżyca na kilkadziesiąt metrów. Opierając się na tych założeniach, brytyjski pisarz science fiction Arthur C. Clarke napisał w 1961 roku powieść science fiction Moondust. Zgodnie z fabułą powieści, po pokrytym bardzo grubą warstwą pyłu Księżycu pomiędzy osadami kursują specjalne statki przenoszące pył.

Projekty długoterminowej osady księżycowej opracowywane są w ZSRR od około 1960 roku w biurze projektowym ogólnej inżynierii mechanicznej pod kierownictwem V.P. Barmina. Pomysł stworzenia takich osad wysunął S.P. Korolew, a za wzór wzięto moduły użyte przy budowie stacji na Antarktydzie. Niektórzy eksperci zakładali, że warstwa pyłu pochłonie każdy lądujący pojazd, a tym bardziej budynek. Istnieje legenda, że ​​​​sam S.P. Korolev położył kres niekończącej się debacie na ten temat. Na jednym ze spotkań zapisał w notatniku: „Księżyc jest w stanie stałym. S. Korolewa”, ustalił datę, podpisał i wręczył kartkę z „postanowieniem” swojemu przeciwnikowi. Legenda jest legendą, ale zachowała się jego notatka o mniej więcej tym samym znaczeniu.

Korolow miał rację. Już w 1966 roku na jej powierzchnię wylądowała radziecka automatyczna stacja Łuna-9, zaprojektowana z uwzględnieniem założenia dość twardej gleby księżycowej (np. pumeksu). Amerykańscy astronauci, którzy odwiedzili Księżyc w latach 1969–1972, odkryli, że warstwa pyłu na powierzchni Księżyca nie przekracza kilku lub kilkudziesięciu centymetrów. Ze względu na przyczepność pył ten przykleja się do skafandrów astronautów (ryc. 1), powierzchni statków kosmicznych, instrumentów i urządzeń. Na powierzchni urządzeń pokrytych kurzem absorpcja promieniowania słonecznego gwałtownie wzrasta, co może prowadzić do przegrzania; Możliwe są również inne problemy. Skafandry kosmiczne przenoszą pył do modułu księżycowego i podczas trzydniowej podróży powrotnej na Ziemię astronauci będą wdychać cząsteczki pyłu zawieszone w powietrzu w stanie nieważkości. Zatem pył księżycowy jest istotnym czynnikiem ryzyka dla zdrowia astronautów.

Podczas misji statków kosmicznych Apollo w kierunku Księżyca zauważono, że światło słoneczne było rozproszone w obszarze terminatora: strefie pomiędzy „dniem” a „nocą”. To z kolei prowadzi do powstawania księżycowych świtów ( blask księżycowego horyzontu) i serpentyny nad powierzchnią Księżyca (ryc. 2). Kolejne obserwacje wykazały, że rozpraszanie światła najprawdopodobniej zachodzi na naładowanych cząstkach pyłu, którego źródłem jest powierzchnia Księżyca. Dane statku kosmicznego opadającego Inspektor pozwoliły nam stwierdzić, że cząstki pyłu wielkości mikrometrów mogą unosić się w odległości około 10–30 cm od powierzchni Księżyca. W misjach Apollo Przeprowadzono obserwacje wizualne, aby wykazać istnienie submikronowego pyłu w egzosferze Księżyca na wysokościach do 100 km. Obecność submikronowego pyłu nad Księżycem potwierdzają ostatnie obserwacje amerykańskiego orbitera księżycowego LADEE ( Eksplorator atmosfery księżycowej i środowiska pyłowego). Okazało się, że wokół Księżyca istnieje ciągła chmura pyłu, przynajmniej na wysokości od 1 do 260 km.

Ogólnie rzecz biorąc, wbrew dotychczasowym poglądom, przestrzeń nad Księżycem nie jest całkowicie próżnią. Istnieje rozrzedzona atmosfera księżycowa, zawierająca neutralne atomy i cząsteczki, jony, elektrony i naładowane cząstki pyłu. Oto przykładowe stężenia gazów przed wschodem słońca (dane LACE, Eksperyment dotyczący składu atmosfery księżycowej): CO i CO 2 - 1∙10 3 cm-3, N 2 - 8∙10 2 cm-3, CH 4 - 1∙10 4 cm-3, a jeśli chodzi o gazy obojętne, On jest obecny - 2∙10 3 cm−3 w dzień i 4∙10 4 cm−3 w nocy oraz Ar – 1∙10 5 cm−3 w dzień i 4∙10 4 cm−3 w nocy.

Powszechnie przyjmuje się, że pył nad powierzchnią Księżyca nie żyje samodzielnie, ale stanowi integralną część układu plazmowo-pyłowego (ryc. 3). Powierzchnia Księżyca ładuje się pod wpływem promieniowania elektromagnetycznego Słońca, plazmy wiatru słonecznego i plazmy ogona ziemskiej magnetosfery. Podczas interakcji z promieniowaniem skały księżycowe emitują elektrony w wyniku efektu fotoelektrycznego; Dodatkowo zasilane są przez cząsteczki pyłu unoszące się nad powierzchnią Księżyca, które również pochłaniają światło słoneczne. Jednak cząstki pyłu znajdujące się na powierzchni Księżyca lub w warstwie przypowierzchniowej nie tylko emitują, ale także pochłaniają fotoelektrony, a także fotony promieniowania słonecznego, elektrony i jony wiatru słonecznego; jeśli Księżyc znajduje się w ogonie ziemskiej magnetosfery, to elektrony i jony plazmy magnetosfery. Wszystkie te procesy prowadzą do ładowania cząstek pyłu, ich interakcji z naładowaną powierzchnią Księżyca, ruchu i ewentualnie wznoszenia się.

Pył i tymczasowa atmosfera

Za ważne źródło cząstek pyłu w przestrzeni nad powierzchnią Księżyca uważa się tzw. atmosfery tymczasowe. W przypadku ciał kosmicznych, które nie mają własnych atmosfer, takich jak Księżyc, Merkury i asteroidy, atmosfery te powstają w wyniku zderzeń z dość dużymi meteoroidami lub statkami kosmicznymi. Taką tymczasową atmosferę odkryto w pobliżu powierzchni Księżyca. Obliczenia dla meteoroidu o średnicy 10 cm poruszającego się z prędkością 20 km/s pokazują, że gdy taki meteoroid uderza w powierzchnię Księżyca, tworzy się pióropusz. pióropusz- pochodnia) odparowanej substancji, mająca kształt stożkowy (ryc. 4). W ciągu 2,5 sekundy wysokość pióropusza osiąga 10 km, promień osiąga 5 km, a gęstość charakterystyczna spada do 10–15 g/cm 3 . Następnie rozpoczyna się bezkolizyjna faza ewolucji - swobodne rozpraszanie atomów i cząsteczek. Jednocześnie pod wpływem wiatru słonecznego atomy i cząsteczki ulegają jonizacji i powstaje plazma.

Oprócz elektronów, jonów i substancji obojętnych, pióropusz plazmy zawiera mikrocząstki. Pierwszy rodzaj cząstek to małe kropelki, powstają w wyniku kondensacji podczas rozszerzania się substancji smugowej; udaje się w nich zebrać 20–30% substancji. Takie krople mają mniej więcej tę samą wielkość - około 3 mikronów i latają z prędkością 3–5 km/s. To więcej niż druga prędkość ucieczki Księżyca (2,38 km/s), zatem opuszczają Księżyc, a część z nich dociera do Ziemi. Drugi rodzaj cząstek – pył – jest wyrzucany z krateru powstałego w wyniku zderzenia meteoroidu z warstwą regolitu (skały księżycowej). Typowa wielkość tych cząstek wynosi 30 mikronów, a prędkość wynosi 0,3–1 km/s. Gdyby meteoroid miał rozmiar 10 cm, otrzymalibyśmy około 4∙10 11 cząstek. Cząsteczki te nie opuszczają Księżyca; przy prędkości 0,3 km/s opadają z powrotem po około 20 s; ich maksymalna wysokość podnoszenia wynosi 3 km. W przypadku takiego meteoroidu pióropusz rozszerza się do 500 km - następnie porównuje się gęstość plazmy w pióropuszu z plazmą wiatru słonecznego i łączy się ona z kosmicznym tłem. Dzieje się to 250 s po zderzeniu.

Jednocześnie zachodzi wiele innych procesów (ryc. 5). Powstaje promieniowanie elektromagnetyczne, szczególnie w zakresie optycznym, które można zaobserwować nawet z powierzchni Ziemi podczas zderzeń odpowiednio dużych meteoroidów; powstaje bezkolizyjny front fali uderzeniowej, związany z wzbudzeniem turbulencji w plazmie pióropusza meteoroidu; międzyplanetarne pole magnetyczne jest wypychane z obszaru pióropusza; powstają i ładują się cząstki w mikroskali; transfer energii do elektronów, przyspieszenie cząstek w wyniku oddziaływania z turbulencją plazmy; Generowane jest promieniowanie ultrafioletowe i rentgenowskie. Poważne modele obliczeniowe uwzględniają te procesy w taki czy inny sposób.

Chmura pyłu nad Księżycem

Zderzenia dużych meteoroidów z Księżycem i powstanie tymczasowej atmosfery, choć niezbyt rzadkie, są w dalszym ciągu zjawiskami nieregularnymi, nie mogą one utworzyć trwałej chmury pyłu plazmowego nad Księżycem. Ale istnieje. Oprócz danych LADEE istnieje również szereg dowodów pośrednich. Na przykład radzieckie statki kosmiczne Luna-19 i Łuna-22 przeprowadziły pomiary zakrycia radiowego w celu określenia stężenia elektronów nad Księżycem - badały przejście fal radiowych przez egzosferę Księżyca. Okazało się, że nad oświetloną promieniowaniem słonecznym stroną Księżyca, na wysokości od 10 do 30 km, koncentracja elektronów wynosi 500–1000 cm-3. Wartości te są zgodne z danymi uzyskanymi z pomiarów zakrycia radiowego Mgławicy Krab, co wskazuje na ich wiarygodność.

Istnienie obłoku pyłu można wyjaśnić, biorąc pod uwagę uderzenia małych meteorytów w powierzchnię Księżyca. O stężeniu cząstek pyłu w chmurze decyduje przepływ cząstek powstałych w wyniku uderzeń meteoroidów i uniesienia się ponad powierzchnię Księżyca. Liczba uderzeń w powierzchnię Księżyca meteoroidów o średnicy 10–5 cm i większej wynosi około 100 m−2 dziennie. Większość impaktorów ma rozmiary submikronowe i mikrometrowe, a ich średnia prędkość wynosi około 27 km/s.

Kiedy szybki meteoroid zderza się z powierzchnią Księżyca, materiał impaktora i celu zostaje silnie skompresowany i nagrzany. Pod wpływem wysokiego ciśnienia powstaje silna fala uderzeniowa, rozprzestrzeniająca się od epicentrum uderzenia i jednocześnie słabnąca. W efekcie zostaje ona przekształcona w liniową falę dźwiękową. Wokół centrum eksplozji meteoroidu znajdującego się pod powierzchnią, strefa parowania materii (I), strefa topnienia materii (II), strefa zniszczenia cząstek tworzących regolit księżycowy i ich nieodwracalnych deformacji (III ), a także tworzy się strefa nieliniowych odkształceń sprężystych substancji regolitu (IV) ), charakteryzująca się wartościami ciśnienia w nieliniowej fali dźwiękowej mniejszymi niż dynamiczna granica sprężystości (ryc. 6). Za strefą IV znajduje się strefa liniowych odkształceń sprężystych (V), w której falę dźwiękową można uznać za liniową.

Kiedy fala uderzeniowa rozchodzi się wzdłuż powierzchni Księżyca z dala od epicentrum uderzenia meteoroidu, w warstwie przypowierzchniowej powstaje fala rozrzedzania, a za frontem fali uderzeniowej pojawia się pionowa składowa prędkości masowej materii, która zwykle pokrywa się z składowa prędkości skierowana wzdłuż powierzchni z dokładnością do rzędu wielkości. Obliczając głębokość warstwy spalacyjnej, czyli warstwy, w której w wyniku oddziaływania z falą kompresyjną oddzielają się fragmenty powierzchni skały księżycowej, a także średnią wartość strumienia meteoroidów na powierzchnię Księżyca można znaleźć liczbę cząstek pyłu unoszących się w jednostce czasu nad jednostkową powierzchnią powierzchni Księżyca w wyniku uderzeń meteoroidów.

Różna liczba cząstek pochodzi z różnych stref i zachowują się inaczej. Przykładowo masa cząstek pochodzących z V strefy liniowych odkształceń sprężystych materii regolitu i wznoszących się ponad powierzchnię Księżyca na wysokość ponad 10 m przewyższa masę wznoszącej się materii pochodzącej z innych stref (I–IV) o 80 razy. Masa cząstek pyłu ze stref IV i V deformacji sprężystej wznoszących się nad powierzchnię Księżyca na wysokość większą niż 10 km jest czterokrotnie większa od masy wznoszącej się materii ze stref I–III. Ale tylko materiał ze strefy parowania materii (I), strefy topienia materii (II), a także strefy zniszczenia cząstek tworzących regolit księżycowy i ich nieodwracalnych deformacji (III) może osiągnąć wysokość 100 km nad powierzchnią Księżyca i wyżej. Tylko materiał wyrzucony przez falę uderzeniową ze strefy parowania (I) i strefy topnienia (II) wznosi się do 700 km.

Strefa topnienia materii (II) odgrywa ważną rolę w tworzeniu się chmury pyłu nad powierzchnią Księżyca. Po pierwsze, znaczna część cząstek powstałych z materii tej strefy ma prędkość mniejszą niż druga prędkość ucieczki Księżyca, czyli nie opuszcza go na zawsze, porusza się po skończonych trajektoriach i ostatecznie powraca na powierzchnię Księżyca. Księżyc. Ponadto, ze względu na fragmentację substancji ze strefy topnienia, liczba cząstek okazuje się dość duża.

Proces powstawania cząstek ze strefy topienia wygląda jakościowo następująco. W wyniku uderzenia meteoroidu porowaty regolit zostaje sprasowany przez falę uderzeniową do gęstości materii stałej. Jeżeli po dotarciu fali uderzeniowej do swobodnej powierzchni ciśnienie za frontem fali okaże się większe od ciśnienia progowego całkowitego stopienia, ale jednocześnie mniejsze od ciśnienia progowego całkowitego odparowania, to materiał okaże się być całkowicie stopione (strefa II). Gdy fala uderzeniowa dotrze do swobodnej powierzchni, skorupa zostaje wyrzucona w wolną przestrzeń przez znajdującą się za nią rozszerzającą się parę. Materiał wyrzucony przez falę uderzeniową w wolną przestrzeń ze strefy topnienia substancji (II) jest cieczą, która rozpada się na kawałki. Krople równowagowe powstają, gdy objętość zajmowana przez parę w przepływie kropelek i par staje się porównywalna z objętością cieczy. Model numeryczny szacuje stężenie kropel, a wynik jest zgodny ze stężeniem cząstek pyłu w chmurze obserwowanym przez misję LADEE. Unosząc się nad powierzchnią Księżyca, płynne krople stopu zestalają się i wchodząc w interakcję z elektronami i jonami wiatru słonecznego, a także promieniowaniem słonecznym, uzyskują ładunki elektryczne.

Ponieważ na powierzchnię Księżyca zawsze napływają meteoroidy (w tym mikrometeoroidy), chmura pyłu nad Księżycem istnieje w sposób ciągły, co również odpowiada danym z LADEE. To, że chmura pyłu powstaje z materiału uniesionego z powierzchni Księżyca w wyniku uderzeń meteoroidów, wyjaśnia odkrycie misji LADEE dotyczące stężenia pyłu, które wzrasta podczas interakcji niektórych corocznych rojów meteorów z Księżycem, szczególnie podczas roju Geminidów z dużą prędkością.

Pył nad Księżycem

W przyszłych eksploracjach Księżyca na modułach lądujących stacji Łuna-25 i Łuna-27 planowane jest umieszczenie sprzętu, który będzie bezpośrednio wykrywał cząsteczki pyłu nad powierzchnią Księżyca i przeprowadzał pomiary optyczne.

Pył w warstwie powierzchniowej nad Księżycem ma swoje własne cechy. Przeważają tam przede wszystkim procesy elektrostatyczne i plazmowo-pyłowe. Powierzchnia Księżyca ładuje się pod wpływem promieniowania elektromagnetycznego Słońca, plazmy wiatru słonecznego i plazmy ogona ziemskiej magnetosfery. Podczas interakcji z promieniowaniem słonecznym zarówno powierzchnia Księżyca, jak i cząsteczki pyłu emitują elektrony w wyniku efektu fotoelektrycznego, tworząc w ten sposób warstwę fotoelektronów nad powierzchnią. Ale jednocześnie zarówno cząstki pyłu, jak i powierzchnia pochłaniają fotoelektrony, fotony promieniowania słonecznego, elektrony i jony wiatru słonecznego, a jeśli Księżyc znajduje się w ogonie ziemskiej magnetosfery, to elektrony i jony plazmy magnetosfery. Wszystkie te procesy prowadzą do ładowania cząstek pyłu, ich interakcji z naładowaną powierzchnią Księżyca oraz wznoszenia i ruchu pyłu.

Zainteresowanie opisem układu plazmowo-pyłowego w pobliżu Księżyca wzrosło pod koniec lat 90. XX wieku, kiedy opracowano metody badania pyłowej plazmy. W szczególności możliwe było zbadanie układu pyłu plazmowego w warstwie przypowierzchniowej oświetlonej części Księżyca, w tym w rejonie dużych szerokości geograficznych - proponowanej strefy lądowania dla modułów lądujących Luna-25 i Stacje Łuna-27.

Badanie oświetlonej części Księżyca jest ważne dla tych projektów, ponieważ stacje zasilane energią słoneczną będą działać głównie w księżycowy dzień. Pokazane na ryc. 7, a–c histogramy opisują obliczenia stężeń cząstek pyłu nad powierzchnią Księżyca dla kątów pomiędzy lokalną normalną a kierunkiem do Słońca równym 77°, 82° i 87°. Można zauważyć, że zachowanie cząstek silnie zależy od tego kąta. Na ryc. 7, G pokazano, na jaką maksymalną możliwą wysokość mogą wznieść się cząstki pyłu. Uzyskane dane obalają wnioski z wcześniejszych badań o istnieniu tzw. martwej strefy, w której cząsteczki pyłu nie wznoszą się z powierzchni, w rejonie księżycowych szerokości geograficznych około 80° – tych samych, gdzie znajdują się stacje lądowania na Księżycu. zaplanowany.

Przy obliczaniu parametrów układu plazma-pył istotna jest wydajność kwantowa regolitu księżycowego, czyli liczba elektronów wybitych z powierzchni regolitu przez jeden foton. Dostępne dane nie są jeszcze wystarczająco wiarygodne. Tak więc nawet w przypadku eksperymentalnych badań cząstek regolitu dostarczanych podczas misji Apollo-14, 15 nie było możliwości pracy z próbkami przechowywanymi wcześniej w wysokiej próżni. Manipulacje cząstkami przeprowadzono w obojętnej atmosferze zawierającej zanieczyszczenia. Powierzchnia próbek była narażona na działanie substancji obcych, jej wydajność kwantowa i praca wyjściowa mogły ulec zmianie.

Parametry te należy wyznaczać metodami wykluczającymi oddziaływanie próbek z powietrzem ziemskim. Jednak zapewnienie dostawy gleby księżycowej bez kontaktu z atmosferą ziemską jest dość trudne. Idealnym rozwiązaniem problemu byłoby prowadzenie badań bezpośrednio na Księżycu. Możliwy projekt eksperymentu pokazano na rys. 8. Źródłem promieniowania elektromagnetycznego jest Słońce, które służy do skupiania promieniowania. Co prawda widmo promieniowania nieco się zmienia, ale zwiększenie jego natężenia pozwoli uzyskać bardziej wiarygodne wyniki. Jako źródło promieniowania można zastosować diody LED lub lampę wyładowczą, ale ich widmo znacznie różni się od widma słonecznego. Do pomiaru parametrów plazmy proponuje się wykorzystanie sondy Langmuira, wykrywanie przepływu fotoelektronów zarówno wtedy, gdy powierzchnia Księżyca jest oświetlona źródłem światła, jak i w przypadku jego braku, oraz rejestrowanie ich widma energetycznego. Sprzęt do tego eksperymentu zostanie prawdopodobnie umieszczony na module lądownika Łuna 27 – na wysięgniku umożliwiającym jego odsunięcie od lądownika – co zmniejszy wpływ fotoelektronów emitowanych przez moduł na wyniki. W tym samym celu proponuje się pomalowanie części aparatu sąsiadujących z prętem barwnikiem ograniczającym wytwarzanie fotoelektronów.

Powrót na Księżyc

Dziś mamy do czynienia z pewnym renesansem eksploracji Księżyca – Unia Europejska, Indie, Chiny, USA i Japonia ogłosiły plany eksploracji Księżyca w XXI wieku. Rosja przygotowuje misje Łuna-25, Łuna-26 i Łuna-27. Misja NASA LADEE zakończyła badania. We wszystkich programach wiele uwagi poświęca się badaniu pyłu księżycowego. O ile dane z misji z lat 60.–70. XX wieku pozwoliły nam ocenić jedynie obecność pyłu w egzosferze Księżyca, to współczesne misje polegają na ukierunkowanym badaniu właściwości pyłu księżycowego. Przygotowaniu misji księżycowych towarzyszą odpowiednie badania teoretyczne, niektóre wyniki podano powyżej. Pozostaje czekać na dane, które pozwolą nam udoskonalić nasze teorie.

Badania nad pyłem księżycowym stają się szczególnie ważne, jeśli przypomnimy sobie plany stworzenia nadającej się do zamieszkania bazy księżycowej, o czym dyskutuje się dość aktywnie. Jak napisał astronauta misji: Apollo-17 Harrison Schmitt: „Pył jest problemem środowiskowym numer jeden na Księżycu”. Zdecydowanie nie jest to przydatne, zwłaszcza jeśli dostanie się do płuc. Podczas wypraw z lat 60. i 70. kontakt z pyłem księżycowym był krótki, jednak gdy powstaną bazy długoterminowe, trzeba będzie zająć się problemem pyłu, aby uniknąć poważnych problemów zdrowotnych uczestników wypraw. A ten pył raczej nie przyda się sprzętowi.

Kiedy Neil Armstrong i Buzz Aldrin wrócili z Księżyca, mieli w bagażu ponad 20 kilogramów księżycowej ziemi i skał, które zapakowano w aluminiowy pojemnik z plombami. Dzięki nim we wnętrzu utrzymywało się niskie ciśnienie - jak na powierzchni Księżyca. Kiedy jednak pojemnik dotarł do naukowców z Centrum Kosmicznego w Houston, odkryli, że foki zostały zniszczone przez pył księżycowy.

Pył księżycowy jest drobny jak proszek, ale tnie równie dobrze jak szkło. Pył ten powstaje, gdy meteoryty spadają na powierzchnię Księżyca. Ogrzewają i kruszą skały i glebę zawierające kwarc i żelazo. A ponieważ na Księżycu nie ma wiatru ani wody, które mogłyby zaokrąglić krawędzie tnące, drobne ziarna są bardzo ostre i postrzępione. I trzymają się prawie wszystkiego.

„Korozyjny charakter pyłu księżycowego stanowi większy problem dla inżynierów i zdrowia osadników niż promieniowanie” – napisał astronauta Apollo 17 Garrison w swojej książce Return to the Moon z 2006 roku Jack Jack” Schmitt (Harrison (Jack) Schmitt). Zabrudził skafandry kosmiczne i usunął warstwy podeszew księżycowych butów. Podczas sześciu lotów programu Apollo w żadnym pojemniku ze skałą księżycową nie udało się utrzymać niskiego ciśnienia. Pył podążył za astronautami do statku kosmicznego. Schmitt powiedział, że śmierdziała prochem i utrudniała oddychanie. Nikt dokładnie nie wie, jaki wpływ mają te mikroskopijne cząsteczki na ludzkie płuca.

Pył nie tylko pokrywa powierzchnię Księżyca, ale wznosi się prawie sto kilometrów nad nią, tworząc część jego egzosfery, gdzie cząstki są powiązane z Księżycem grawitacyjnie, ale są rozmieszczone w tak rzadkich odstępach, że prawie nigdy się nie zderzają. W latach sześćdziesiątych sondy Surveyor uchwyciły jaskrawą chmurę, która podczas wschodu słońca unosiła się tuż nad powierzchnią Księżyca. Później astronauta Apollo 17 Gene Cernan podczas lotu wokół Księżyca zaobserwował podobne zjawisko w obszarze ostrej linii, w miejscu gdzie księżycowy dzień spotyka się z nocą, nazywając je „Terminatorem”. Cernan wykonał kilka szkiców pokazujących, jak zmieniał się krajobraz pyłowy. Początkowo strumienie pyłu unosiły się z powierzchni i unosiły w powietrzu, a następnie powstała chmura stała się wyraźniej widoczna, gdy statek kosmiczny zbliżył się do strefy światła dziennego. A ponieważ nie było wiatru, który utworzyłby chmurę, jej pochodzenie pozostawało tajemnicą. Zakłada się, że takie chmury składają się z pyłu, ale nikt nie rozumie, jak powstają i dlaczego.

Być może, gdy światło słoneczne spotyka się z cieniem, na linii dzień-noc powstaje pole elektryczne. Może również unosić cząsteczki kurzu do góry. Fizyk z Uniwersytetu Colorado w Boulder Mihály Horányi wykazał, że pył księżycowy rzeczywiście może reagować na takie pola elektryczne. Ma jednak podejrzenia, że ​​mechanizm ten nie jest na tyle potężny, aby utrzymać tajemnicze, błyszczące chmury w przestrzeni kosmicznej.

Dane z nowej misji kosmicznej mogą pomóc naukowcom w znalezieniu bardziej wiarygodnego wyjaśnienia. Minęły dziesięciolecia, odkąd amerykańscy astronauci i łaziki badali Księżyc, ale dziś pył księżycowy ponownie budzi zainteresowanie, ponieważ ogłoszono już przygotowania do załogowych i bezzałogowych misji na Księżyc w ramach kilku międzynarodowych i komercyjnych programów kosmicznych. We wrześniu NASA wystrzeliła małą sondę LADEE (pojazd do eksploracji atmosfery księżycowej i środowiska pyłu), która przez kilka miesięcy będzie analizować pył i cząsteczki otaczające jedynego naturalnego satelitę Ziemi.

Sonda ma wielkość małego samochodu i jest umieszczona w panelach słonecznych. Na dziobie statku znajdują się cztery kwadratowe instrumenty. Są to pyłomierz, częściowo zaprojektowany przez Horanyi'ego, oraz dwa analizatory chemiczne do identyfikacji cząsteczek substancji takich jak hel i sód. Z boku sondy zainstalowano urządzenie komunikacyjne, które za pomocą wiązki lasera przesyła na Ziemię dane, na przykład o liczbie dużych i małych cząstek, ich lokalizacji i tak dalej. Urządzenie to ustanowiło niedawno rekord najszybszej komunikacji pomiędzy NASA a Księżycem, przesyłając dane na odległość prawie 400 tysięcy kilometrów z prędkością 622 megabitów na sekundę. To około 70 razy większa prędkość niż przeciętne łącze szerokopasmowe w Stanach Zjednoczonych.

Moment tej wartej 280 milionów dolarów misji jest przypadkowy, ponieważ instrumenty LADEE dostarczają, przed wszystkimi innymi, niemal niezniekształcony obraz gęstości pyłu i składu chemicznego Księżyca. Chiny, Indie, Japonia i Rosja ogłosiły, że w nadchodzących latach planują wysłać własne sondy i łaziki. NAGRODA Google Lunar X PRIZE stanowi dobrą zachętę dla inżynierów do stworzenia automatycznego łazika księżycowego wyposażonego w kamery, który do 2015 roku powinien wylądować na Księżycu i rozpocząć przesyłanie obrazów z powierzchni Księżyca na Ziemię. Startupowa firma kosmiczna Golden Spike zamierza rozpocząć loty załogowe w ciągu następnej dekady.

Kiedy misja LADEE zakończy się za kilka miesięcy, sonda będzie częścią 15 ton materiału kosmicznego, który codziennie spada na Księżyc. Stworzy własną chmurę księżycowego pyłu, przesyłając najnowsze dane na Ziemię.

Naukowcy z Wyższej Szkoły Ekonomii National Research University wraz z kolegami z IKI, MIPT i Colorado State University odkryli, skąd pochodzi chmura pyłu plazmowego otaczająca Księżyc. Porównując obliczenia teoretyczne i dane eksperymentalne, naukowcy z dużym prawdopodobieństwem przyjęli, że składa się ona z substancji, która wyłoniła się z powierzchni Księżyca w wyniku spadających meteoroidów. Praca określa naturę chmury pyłu plazmowego nad Księżycem i teoretycznie potwierdza wcześniejsze obserwacje.

Przestrzeń międzyplanetarna Układu Słonecznego jest wypełniona cząsteczkami pyłu. Występują w plazmie jonosfer i magnetosfer planet, w sąsiedztwie ciał kosmicznych nie posiadających własnej atmosfery. Ze względu na wysokie temperatury pyłu nie ma jedynie na Słońcu i w jego bezpośrednim sąsiedztwie.

„Podczas misji statków kosmicznych Surveyor i Apollo na Księżyc zaobserwowano, że światło słoneczne zostało rozproszone w rejonie terminatora, co z kolei doprowadziło do powstania księżycowych wschodów i smug nad powierzchnią (mimo braku atmosfery). Rozpraszanie światła najprawdopodobniej zachodzi na naładowanych cząstkach pyłu, których źródłem jest powierzchnia Księżyca. Pośrednie dowody na istnienie księżycowej chmury plazmowo-pyłowej uzyskano także podczas sowieckich wypraw „Łuna-19” i „Łuna-22” – mówi jeden z autorów badania, Siergiej Popel, doktor nauk fizycznych i matematycznych, Profesor Wydziału Fizyki Państwowej Wyższej Szkoły Ekonomicznej, Kierownik Laboratorium Procesów Plazmowo-Pyłowych w Obiektach Kosmicznych IKI RAS.

Autorzy w swojej pracy rozważają możliwość powstania chmury pyłu plazmowego nad Księżycem w wyniku uderzeń meteoroidów w jego powierzchnię. Dane uzyskane na podstawie tej teorii odpowiadają wynikom badań eksperymentalnych prowadzonych w ramach amerykańskiej misji LADEE (Lunar Atmphere and Dust Environment Explorer).

Wokół Księżyca znajduje się chmura submikronowego pyłu w promieniu kilkuset kilometrów. Charakterystykę pyłu mierzono za pomocą czujnika jonizacji uderzeniowej LDEX, który umożliwia bezpośrednią detekcję cząstek pyłu na orbicie statku kosmicznego. Celem eksperymentu było określenie rozkładu cząstek pyłu według wysokości, wielkości i stężenia w różnych częściach powierzchni Księżyca. Dane uzyskane podczas eksperymentu LADEE dały impuls do kontynuacji badań teoretycznych rozpoczętych wcześniej przez pracowników IKI. Specjaliści mieli okazję porównać swoje obliczenia z danymi eksperymentalnymi. Okazało się, że są one spójne: w szczególności dotyczy to prędkości ruchu cząstek i ich koncentracji.

„Stężenie cząstek w chmurze pyłu plazmowego w naszych obliczeniach nie stoi w sprzeczności z danymi eksperymentalnymi. Ciągły strumień meteoroidów wielkości mikronów i milimetrów spada na powierzchnię Księżyca. Dlatego substancja jest właściwie w sposób ciągły wyrzucana z powierzchni, a jej część znajduje się w stanie stopionym. Unoszące się nad powierzchnią Księżyca ciekłe krople stopu krzepną i w wyniku interakcji zwłaszcza z elektronami i jonami wiatru słonecznego, a także z promieniowaniem słonecznym, uzyskują ładunki elektryczne. Niektóre cząstki opuszczają Księżyc i lecą w przestrzeń kosmiczną. A te cząstki nad powierzchnią Księżyca, które „nie miały wystarczającej prędkości”, tworzą chmurę pyłu plazmowego” – wyjaśnia Siergiej Popel.

Podczas eksperymentów LADEE odkryto gwałtowny wzrost stężenia pyłu w wyniku interakcji niektórych rocznych rojów meteorów z Księżycem. Efekt ten był szczególnie widoczny podczas szybkiego roju meteorów Geminidów. Wszystko to potwierdza związek procesów powstawania obłoków pyłu i uderzeń meteoroidów w powierzchnię Księżyca. Teorie, które mówią, że cząstki pyłu unoszą się nad powierzchnią Księżyca w wyniku procesów elektrostatycznych, na przykład tak zwany model fontanny, nie są w stanie wyjaśnić faktów wznoszenia się pyłu na duże wysokości i, w związku z tym, powstawania chmury pyłu plazmowego obserwowane w ramach LADEE.

Przez długi czas kreacjoniści argumentowali, że warstwa pyłu na Księżycu jest zbyt cienka, jeśli pył rzeczywiście opadał na nią przez miliardy lat. Oparli tę tezę na wczesnych szacunkach dokonanych przez ewolucjonistów – dotyczących napływu pyłu księżycowego i obawy, że pionierzy księżycowi utoną w tej warstwie pyłu. Jednak te wczesne szacunki były błędne i do czasu lądowania programu Apollo NASA nie martwiła się już nurkowaniem. Dlatego warstwa pyłu na Księżycu nie może świadczyć o młodości Księżyca (ani o jego starożytności). Zobacz też. Pył księżycowy i wiek Układu Słonecznego (profesjonalny język angielski).

Komputery NASA, obliczając pozycje planet, stwierdziły brak jednego dnia i 40 minut, co świadczy o „długim dniu” Jozuego (Jozuego 10) i przesunięciu zegara słonecznego pod rządami Ezechiasza (2 Król. 20).

Teza ta nie jest wspierana przez główne organizacje kreacjonistyczne, ale jest szeroko rozpowszechnianą bajką, zwłaszcza w Internecie.

Zasadniczo ta sama historia, obecnie szeroko rozpowszechniana w Internecie, pojawiła się w 1936 roku w nieco apokryficznej książce The Harmony of Science and Scripture (Harry'ego Rimmera). Oczywiście ktoś nieznany ozdobił go nazwami nowoczesnych organizacji i nowoczesnych urządzeń komputerowych.

Poza tym cała ta historia jest matematycznie niemożliwa – tego wymaga stały punkt odniesienia aż do długiego dnia Jozuego. Zasadniczo, aby wykryć niedobór dowolnego dnia, musielibyśmy pogodzić zapisy astronomiczne i historyczne. Aby zidentyfikować 40-minutowy niedobór, należy poznać te punkty odniesienia w ciągu kilku minut. Nie ulega wątpliwości, że prawdą jest to, że obserwowane z określonego miejsca momenty zaćmień słońca można dokładnie określić. Ale starożytne zapisy nie rejestrowały czasu tak dokładnie, więc wymagane uzgodnienie jest po prostu niemożliwe. W każdym razie pierwsze historycznie odnotowane zaćmienie miało miejsce w roku 1217 p.n.e., około dwa wieki po Jozuem. Dlatego żaden komputer nie byłby w stanie wykryć brakującego dnia. Historyczne i naukowe potwierdzenie, że to rzekome odkrycie jest mitem, można znaleźć także w artykule. Czy NASA odkryła „zaginiony dzień”? („Czy NASA odkryła „zaginiony dzień?”)

Należy pamiętać, że obalenie tego mitu nie oznacza, że ​​wydarzenia opisane w rozdziale 10 Księgi Jozuego nie miały miejsca. Szczegóły tej historii potwierdzają jej autentyczność, na przykład księżyc również zwolnił. Nie było to konieczne, aby wydłużyć dzień, ale można by to zaobserwować w ziemskim układzie współrzędnych, gdyby Bóg dokonał tego cudu, spowalniając obrót Ziemi. Zobacz długi dzień Jozuego – czy to się naprawdę wydarzyło? („Długi dzień Jozuego — czy to naprawdę się wydarzyło?”).