Maleńkie nanocząsteczki żelaza – niepodobne do żadnych występujących naturalnie na Ziemi – są wszechobecne na Księżycu. Naukowcy próbują zrozumieć, jaka jest ich geneza. Najnowsze badania pokazują, że jednym z ważniejszych ich źródeł jest promieniowanie słoneczne.
Badania prowadzone przez Christiana J. Tai Udovicica, doktoranta na Uniwersytecie Północnej Arizony (Northern Arizona University), dają ważne wskazówki do zrozumienia zaskakująco aktywnej powierzchni Księżyca. W niedawno opublikowanej pracy, Udovicic i współpracownicy pokazują, że promieniowanie słoneczne może być ważniejszym źródłem księżycowych nanocząstek żelaza niż sądzono.
Uderzenia asteroid i promieniowanie słoneczne mają bardzo duży wpływ na Księżyc, ponieważ nie posiada on ochronnego pola magnetycznego i atmosfery, które chronią nas tu, na Ziemi. Zarówno asteroidy, jak i promieniowanie słoneczne rozkładają księżycowe skały i glebę oraz tworzą nanocząsteczki żelaza o różnych wielkościach.
Cząstki te są doskonałym wskaźnikiem zmian zachodzących na Księżycu. Nawet bardzo małe ilości nanocząsteczek można wykryć z daleka i śledzić procesy zachodzące na naszym satelicie, ponieważ żelazo pochłania dużo światła.
Praca Udovicica miała na celu zbadanie tempa tworzenia się nanocząsteczek żelaza na Księżycu. Wykorzystał on obserwacje uzyskane przez National Aeronautics and Space Administration (NASA) i Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA). Wśród procesów, które badał, był wiatr słoneczny, o którym dotąd sądzono, że ma niewielki wpływ na ewolucję powierzchni Księżyca. Tymczasem okazało się, że w rzeczywistości może to być najważniejszy proces wytwarzania nanocząsteczek.
Na ilustracji poniżej można zobaczyć, jak zmienia się obfitość metalicznego żelaza na Księżycu w czasie. Obfitość żelaza wyrażona jest w jednostce wt%, która oznacza ułamek masowy. Czas mierzony jest w milionach lat (Ma = Mega-annum). Jak widać, nanocząsteczki żelaza zwiększają swoją liczebność z upływem czasu lecz tempo tego przyrostu jest zależne od wielkości samych cząsteczek. Większe nanocząsteczki, zaznaczone szarym kolorem, są bardziej obfite, ale zarazem powstają w wolniejszym tempie niż te mniejsze, zaznaczone na czerwono.
Zależność obfitości nanocząsteczek księżycowego żelaza od czasu. Źródło: Uniwersytet Północnej Arizony.
Zaskakującym odkryciem było to, że mniejsze nanocząsteczki żelaza zdają się powstawać w tempie podobnym do tempa powstawania uszkodzeń promienistych w próbkach przywiezionych z Księżyca przez misję Apollo, co sugeruje, że na powstawanie małych nanocząsteczek żelaza silny wpływ ma Słońce.
Promieniowanie słoneczne może mieć znacznie większy wpływ na aktywne zmiany na Księżycu niż wcześniej sądzono. Nie tylko przyciemnia jego powierzchnię, ale również wytwarza niewielkie ilości wody nadające się do wykorzystania w przyszłych misjach kosmicznych. Biorąc pod uwagę trwające przygotowania do misji Artemis, która ma zostać wysłana na Księżyc w roku 2024, zrozumienie środowiska promieniowania słonecznego i możliwych zasobów na Księżycu ma kluczowe znaczenie.
Następne prace Udovicica będą dotyczyć m.in., wirów księżycowych. Są to zagadkowe struktury na powierzchni Księżyca, które charakteryzują się wysokim albedo, mają cechy stosunkowo młodego regolitu i (często) wijący się kształt. Wydaje się, że wiry nakładają się na powierzchnię Księżyca, jego kratery i osady wyrzutów. Struktury te zostały dostrzeżone zarówno na księżycowych morzach i wyżynach, co pokazuje, że nie są one związane z określonym składem litologicznym.
Monochromatyczny obraz albedo księżycowego wiru Reiner Gamma. Źródło: Wikipedia.
Więcej informacji:
- Publikacja „New Constraints on the Lunar Optical Space Weathering Rate” by C. J. Tai Udovicic, E. S. Costello, R. R. Ghent and C. S. Edwards, 19 June 2021, Geophysical Research Letters.
Opracowanie: Joanna Molenda-Żakowicz
