Lofthjúp tunglsins: Jónahvolf hefur mikinn plasmaþéttleika  

Eitt það fallegasta við mömmu Jörð er tilvist an Andrúmsloftið. Líf á jörðinni hefði ekki verið mögulegt án líflegs lofts sem umvefjar jörðina að öllu leyti. Á fyrstu stigum þróunar lofthjúpsins á jarðfræðilegum tímum voru efnahvörf í jarðskorpunni mikilvæg uppspretta lofttegunda. Hins vegar, með þróun lífsins, tóku lífefnafræðilegir ferlar sem tengjast lífi við og viðhalda núverandi lofttegundajafnvægi. Þökk sé flæði bráðna málma í innri jarðar sem gefa tilefni til segulsviðs jarðar sem ber ábyrgð á sveigju flestra jónandi sólvinda (samfelldur straumur rafhlaðna agna, þ.e. plasma sem kemur frá sólarloftinu) frá jörðinni. Efsta lagið lofthjúpsins gleypir þá jónandi geislun sem eftir er og verður síðan jónað (þaraf kallað jónahvolf).  

Er tunglið, náttúrulegur gervihnöttur jarðar, með lofthjúp?  

The Moon does not have an atmosphere the way we experience it on Earth. Its gravitational field is weaker than Earth’s; while escape velocity at Earth’s surface is about 11.2 km/sec (air resistance disregarded), on Moon’s surface it is merely 2.4 km/sec which is much less than the root mean square (RMS) velocity of hydrogen molecules on the Moon. As a result, most of the hydrogen molecules escape to pláss and the Moon is unable to retain any significant sheet of gases around it. However, this does not mean the Moon has no atmosphere at all. The Moon has an atmosphere but it’s so thin that a near vacuum condition prevails at the Moon’s surface. The Moon’s atmosphere is extremely thin: about 10 trillion times thinner than the Earth’s atmosphere. Density of the Moon’s atmosphere is at par with the density of the outermost fringes of Earth’s atmosphere¹. Það er í þessu samhengi sem margir halda því fram að tunglið hafi engan lofthjúp.  

The tungl andrúmsloftið er mikilvægt fyrir framtíð mannkyns. Þess vegna hefur verið röð rannsókna á síðustu 75 árum.  

NASA’s Appolo Mission made significant contributions when it first detected tungl Andrúmsloftið⁴. Lunar Atmospheric Composition Experiment (LACE) of Apollo 17 found small amounts of a number of atoms and molecules (including helium, argon, and possibly neon, ammonia, methane and carbon dioxide) on the Moon’s surface¹. Í kjölfarið fundu mælingar á jörðu niðri natríum- og kalíumgufu í lofthjúpi tunglsins með útblásturslínurófsgreiningu². There were also reports on the finding of metal ions emanating from the Moon in interplanetary pláss og H₂Ó ís á pólsvæði tunglsins³.  

Fyrir síðustu 3 Ga (1 Ga eða gígaár = 1 milljarður ára eða 10⁹ ár), lofthjúpur tunglsins er stöðugur með lágþéttni yfirborðsskila (SBE). Fyrir það var tunglið meira áberandi, þó skammvinnt andrúmsloft vegna mikillar eldvirkni á tunglinu⁴.

Nýlega birtar rannsóknir þar sem notaðar eru mælingar frá ISRO’s lunar sporbraut reveal that the ionosphere of the Moon can have a very high electron density. The tungl surface electron density could be as high as 1.2 × 10⁵ per cubic cm but the solar wind acts as a strong removal agent sweeping all the plasma to the interplanetary miðlungs⁵. Áhugaverða uppgötvunin var hins vegar athugun á háu rafeindainnihaldi í vökusvæðinu (svæði þar sem slóðir truflanir í sólvindi í and-sólarátt). Það var stærra en í dagsátt í ljósi þess að hvorki sólargeislun né sólvindur hafa bein samskipti við tiltækar hlutlausar agnir á þessu svæði⁶. Rannsóknin sýnir að ríkjandi jónir á vökusvæðinu eru Ar^+, og Ne⁺ sem hafa tiltölulega lengri líftíma en sameindajónirnar (CO₂^+, og H₂O⁺ ) sem eru ráðandi á öðrum svæðum. Vegna hærri líftíma þeirra, Ar⁺ og Ne⁺ ions survive in the wake region while the molecular ions recombine and disappear. High electron density was found also near tungl polar regions during solar transition periods^5,6. 

NASA planned Artemis Mission to the Moon aims to set up Artemis Base Camp on the tungl surface and the Gateway in tungl sporbraut. This will certainly help more detailed and direct study of the tungl Andrúmsloftið⁷.  

*** 

Tilvísanir:  

1. NASA 2013. Er andrúmsloft á tunglinu? Fæst á netinu á https://www.nasa.gov/mission_pages/LADEE/news/lunar-atmosphere.html#:~:text=Just%20as%20the%20discovery%20of,of%20Earth%2C%20Mars%20or%20Venus.  

2. Potter AE og Morgan TH 1988. Uppgötvun natríum- og kalíumgufu í andrúmslofti tunglsins. VÍSINDI 5. ágúst 1988. árgangur 241, hefti 4866 bls. 675-680. DOI: https://doi.org/10.1126/science.241.4866.67 

3. Stern SA 1999. Tunglloftið: Saga, staða, núverandi vandamál og samhengi. Umsagnir um jarðeðlisfræði. Fyrst birt: 01. nóvember 1999. 37. árgangur, 4. nóvember 1999. Bls. 453-491. DOI: https://doi.org/10.1029/1999RG900005 

4. Needham DH og Kringab DA 2017. Tungleldvirkni framkallaði skammvinnt andrúmsloft umhverfis tunglið forna. Jarð- og plánetuvísindabréf. 478. árgangur, 15. nóvember 2017, bls. 175-178. DOI: https://doi.org/10.1016/j.epsl.2017.09.002  

5. Ambili KM og Choudhary RK 2021. Þrívídd dreifing jóna og rafeinda í jónahvolfi tunglsins stafaði af ljósefnahvörfum. Mánaðarlegar tilkynningar Royal Astronomical Society, 510. bindi, 3. tölublað, mars 2022, síður 3291–3300, DOI: https://doi.org/10.1093/mnras/stab3734  

6. Tripathi KR, et al 2022. A study on the characteristic features of the lunar ionosphere using dual frequency útvarp science (DFRS) experiment onboard Chandrayaan-2 orbiter. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters, Volume 515, Issue 1, September 2022, Pages L61–L66, DOI: https://doi.org/10.1093/mnrasl/slac058  

7. NASA 2022. Artemis Mission. Fæst kl https://www.nasa.gov/specials/artemis/ 

***