Азот та інші леткі сполуки потрапили у місячний ґрунт із земної атмосфери — на це вказало моделювання магнітного поля нашої планети. Раніше науковці вважали, що така «втеча» атмосфери була можливою лише тоді, коли в Землі ще не було магнітного поля, але саме воно спрямувало потік частинок до Місяця. Тож Місяць виявився своєрідною капсулою часу: за вмістом летких сполук у його ґрунті науковці зможуть відтворити зміни земної атмосфери протягом мільярдів років. Дослідження опублікували в журналі Nature Communications Earth & Environment.
Чому науковці сумнівалися в походженні речовини на Місяці?
Попри те, що леткі елементи виявляли ще в місячному реголіті, який доставили астронавти програми «Аполлон» у 70-х роках минулого століття, їхнє походження досі не виявили. Відомо, що водень, азот та інертні гази не зустрічаються в місячних породах, але поширені в місячному ґрунті — матеріалі поверхні супутника, що складається з дрібних уламків порід. Для пояснення походження цих елементів існували дві гіпотези: або вони походять із сонячного вітру, або з атмосфери Землі.
Але вміст азоту в зразках з Місяця виявився зависоким, щоб пояснити це лише впливом сонячного вітру. Водночас втеча атмосферних частинок із Землі мала припинитися мільярди років тому, коли в нашої планети з’явилося магнітне поле, здатне утримувати більшість заряджених частинок. Щоб перевірити обидві гіпотези та узгодити їх із тим вмістом летких сполук, який фіксували на Місяці, науковці з Університету Рочестера провели моделювання магнітосфери Землі.
Що дізналися про походження летких речовин на Місяці?
Астрофізики провели чисельне моделювання взаємодії сонячного вітру з магнітосферою Землі. Дослідники розглянули два сценарії: ранню Землю, яка не мала сформованого магнітного поля й зазнавала впливу значно сильнішого сонячного вітру, і сучасну Землю з потужним магнітним полем і слабшим сонячним вітром.
Результати моделювання показали, що за сучасних умов земне магнітне поле не лише захищає планету від заряджених частинок, а й перенаправляє іонізовану речовину земного походження вздовж хвоста магнітосфери. Він формується під постійним тиском сонячного вітру, який викривляє лінії магнітного поля так, що земна магнітосфера замість сфери має форму, що нагадує комету з хвостом.
Частинки, які рухаються вздовж хвоста магнітосфери, втрачають зв’язок із Землею, досягають орбіти Місяця та осаджуються на його поверхні. Саме такий механізм може пояснити виявлену присутність летких елементів у місячному реголіті, концентрації яких неможливо пояснити лише прямим впливом сонячного вітру на поверхню супутника.
Як відкриття впливу земної атмосфери змінює наші уявлення про Місяць?
Накопичені в місячному реголіті леткі сполуки можуть бути своєрідним архівом, що зберігає інформацію про фізичний стан і склад атмосфери Землі в минулому. А оскільки втеча земної атмосфери не припинилася й після появи магнітного поля в нашої планети, то цей архів не обмежується лише найбільш ранніми етапами формування Землі. Крім цього, відкриття допоможе краще зрозуміти, як еволюціонують атмосфери інших планет нашої Сонячної системи, зокрема Марса, який втратив атмосферу якраз через вплив сонячного вітру. Виявлений механізм є важливим і для прогнозування умов на екзопланетах і їхніх супутниках.
Як наша планета впливає на Місяць
🌙 Місяць утворився через зіткнення протоземлі з протопланетою Теєю, яка, як виявилося, сформувалася у внутрішній частині Сонячної системи, наділивши супутник ізотопним складом, що нагадує земний.
🦠 Землі бактерії виявилися здатними виживати в затінених кратерах на Місяці протягом десятиліть, через що існує загроза забруднення ними супутника.
💡 А сам Місяць може впливати на мешканців Землі, особливо на жінок. Однак синхронізація менструального циклу в жінок із обертанням Місяця зменшилася через поширення штучного освітлення.