Powierzchnia Księżyca może kryć znacznie więcej niż tylko pył, skały i pewne ilości wody. Nowe badania sugerują, że przez miliardy lat do księżycowego gruntu trafiały też drobne cząstki pochodzące z ziemskiej atmosfery. Zgromadzone w regolicie substancje mogą nie tylko zdradzać historię naszej planety, ale w przyszłości pomóc astronautom w osadnictwie na naszym satelicie.
Naukowcy z Uniwersytetu Rochester, których praca ukazała się w czasopiśmie Communications Earth & Environment, dowodzą, że ziemskie pole magnetyczne nie tylko ochrania planetę przed promieniowaniem kosmicznym i słonecznym, ale i ułatwia ucieczkę niewielkiej części naszej atmosfery w przestrzeń kosmiczną. Cząstki atmosfery, unoszone przez wiatr słoneczny, są wtedy prowadzone wzdłuż linii pola magnetycznego aż do okolic Księżyca, gdzie częściowo osiadają na jego powierzchni. Wiemy, że ziemskie pole magnetyczne istnieje – w takiej czy innej formie – od miliardów lat, więc proces ten mógł zachodzić przez długi czas. W efekcie księżycowy grunt może stanowić swoiste „archiwum” zmiennego w czasie składu ziemskiej atmosfery z różnych epok. A gdy połączymy dane pochodzące z próbek księżycowego gruntu z wynikami symulacji komputerowych procesów oddziaływania wiatru słonecznego z atmosferą Ziemi, możemy skutecznie odtworzyć zarówno historię atmosfery, jak i ziemskiego pola magnetycznego.
Już wcześniej próbki przywiezione na Ziemię przez misje Apollo dostarczyły intrygujących wskazówek. Okazało się, że księżycowy regolit zawiera lotne pierwiastki i związki chemiczne, takie jak woda, dwutlenek węgla, hel, argon czy azot. Część z nich pochodzi niewątpliwie ze Słońca, jednak w innych przypadkach ich ilości — zwłaszcza dla azotu — są zbyt duże, by można je było wytłumaczyć wyłącznie oddziaływaniem wiatru słonecznego. Hipoteza, że część tych związków pochodzi z ziemskiej atmosfery, nie jest nowa, bo pojawiła się już około 2005 roku, ale zakładano wówczas, że mogło się to dziać tylko przed powstaniem ziemskiego pola magnetycznego. Nowe badania sugerują teraz, że sprawa jest bardziej złożona.
Zespół z Rochester przeprowadził zaawansowane symulacje komputerowe dla dwóch scenariuszy: młodej Ziemi bez pola magnetycznego i współczesnej Ziemi z silnym polem magnetycznym. Ku zaskoczeniu badaczy to właśnie drugi wariant okazał się skuteczniejszy w przenoszeniu cząstek atmosfery w kierunku Księżyca. W tym scenariuszu wiatr słoneczny „wybija” z atmosfery naładowane cząstki, które następnie są kierowane wzdłuż linii pola magnetycznego. Część z nich sięga aż do orbity Księżyca i z czasem osiada na jego powierzchni.
Długotrwały, stały transfer cząstek oznaczałby w praktyce, że księżycowy grunt zawiera więcej cennych dla nas substancji, niż dotąd przypuszczano. Woda i azot mogą w przyszłości znacznie ułatwić stałą obecność człowieka na Księżycu, zmniejszając zależność tamtejszych baz od dostaw z Ziemi.
Tego rodzaju wyniki mają znaczenie wykraczające daleko poza układ Ziemia–Księżyc. Mogą pomóc zrozumieć ewolucji atmosfer planet takich jak Mars, który dziś nie posiada globalnego pola magnetycznego, lecz w przeszłości prawdopodobnie je miał — podobnie jak i znacznie gęstszą atmosferę. Co więcej, całościowa, globalna analiza ewolucji planet, ich atmosfer i pól magnetycznych zapowiada się jako potężne narzędzie do badania warunków sprzyjających powstawaniu i utrzymaniu życia we Wszechświecie.
Czytaj więcej:
- Shubhonkar Paramanick et al, Terrestrial atmospheric ion implantation occurred in the nearside lunar regolith during the history of Earth's dynamo, Communications Earth & Environment (2025)10.1038/s43247-025-02960-4
- Cały artykuł
Opracowanie: Elżbieta Kuligowska
Źródło: University of Rochester
Na ilustracji:
Wiatr słoneczny (pomarańczowo-żółte smugi) skutecznie wytrąca jony z górnych warstw ziemskiej atmosfery (niebieskie smugi). Niektóre z tych cząstek przemieszczają się wzdłuż linii pola magnetycznego Ziemi (białe krzywe) i osiadają na powierzchni Księżyca. Proces ten może pozostawić w księżycowym gruncie zapis historii atmosfery Ziemi. (Uniwersytet w Rochester / Shubhonkar Paramanick).
