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L'atmosfera lunare: la ionosfera ha un'elevata densità di plasma  

Una delle cose più belle della mamma Terra è la presenza di un atmosfera. La vita sulla Terra non sarebbe stata possibile senza il vivace strato d'aria che abbraccia completamente la Terra da ogni parte. Nella prima fase dell'evoluzione dell'atmosfera nei tempi geologici, le reazioni chimiche all'interno della crosta terrestre erano la fonte critica dei gas. Tuttavia, con l'evoluzione della vita, i processi biochimici associati alla vita hanno preso il sopravvento e mantengono l'attuale equilibrio gassoso. Grazie al flusso di metalli fusi all'interno della Terra che danno origine al campo magnetico terrestre responsabile della deflessione della maggior parte dei venti solari ionizzanti (flusso continuo di particelle elettricamente cariche, vale a dire il plasma proveniente dall'atmosfera solare) lontano dalla Terra. Lo strato più superficiale dell'atmosfera assorbe le rimanenti radiazioni ionizzanti, diventando a sua volta ionizzato (da qui chiamato ionosfera).  

La Luna, il satellite naturale della Terra, ha un'atmosfera?  

La Luna non ha un'atmosfera nel modo in cui la sperimentiamo sulla Terra. Il suo campo gravitazionale è più debole di quello terrestre; mentre la velocità di fuga sulla superficie terrestre è di circa 11.2 km/sec (senza considerare la resistenza dell'aria), sulla superficie lunare è semplicemente di 2.4 km/sec, che è molto inferiore alla velocità quadratica media (RMS) delle molecole di idrogeno sulla Luna. Di conseguenza, la maggior parte delle molecole di idrogeno sfuggono spazio e la Luna non è in grado di trattenere alcuno strato significativo di gas attorno a sé. Tuttavia, ciò non significa che la Luna non abbia alcuna atmosfera. La Luna ha un'atmosfera, ma è così sottile che sulla superficie prevale una condizione di quasi vuoto. L'atmosfera della Luna è estremamente sottile: circa 10 trilioni di volte più sottile dell'atmosfera terrestre. La densità dell'atmosfera lunare è pari a quella delle frange più esterne dell'atmosfera terrestre1. È in questo contesto che molti sostengono che la Luna non ha atmosfera.  

L' lunare l'atmosfera è importante per il futuro dell'umanità. Quindi c'è stata una serie di studi negli ultimi 75 anni.  

NASALa Missione Appolo di ha dato un contributo significativo quando è stata rilevata per la prima volta lunare atmosfera4. Lunare L'esperimento di composizione atmosferica (LACE) dell'Apollo 17 ha trovato piccole quantità di un certo numero di atomi e molecole (tra cui elio, argon e forse neon, ammoniaca, metano e anidride carbonica) sulla superficie della Luna1. Successivamente, misurazioni a terra hanno scoperto vapori di sodio e potassio nell'atmosfera lunare utilizzando la spettroscopia della linea di emissione2. Ci sono stati anche rapporti sul ritrovamento di ioni metallici emanati dalla Luna interplanetario spazio e H2O ghiaccio nella regione polare della Luna3.  

Per gli ultimi 3 Ga (1 Ga o giga-anno = 1 miliardo di anni o 109 anni), l'atmosfera lunare è stabile con l'esosfera di confine superficiale a bassa densità (SBE). In precedenza, la Luna aveva un'atmosfera più prominente, anche se transitoria, a causa della sostanziale attività vulcanica sulla Luna4.

Studi pubblicati di recente utilizzando misurazioni da La luna dell'ISRO orbiter rivelano che la ionosfera della Luna può avere una densità elettronica molto elevata. IL lunare la densità elettronica superficiale potrebbe arrivare fino a 1.2 × 105 per cm cubo ma il vento solare agisce come un forte agente di rimozione che spazza tutto il plasma verso il interplanetario medie5. La scoperta interessante, tuttavia, è stata l'osservazione dell'elevato contenuto di elettroni nella regione di scia (regione dei disturbi di trascinamento del vento solare in direzione anti-solare). Era più grande che nella direzione diurna dato che né la radiazione solare né il vento solare interagiscono direttamente con le particelle neutre disponibili in questa regione6. Lo studio mostra che gli ioni dominanti nella regione di scia sono Ar+, e Ne+ che hanno una vita relativamente più lunga rispetto agli ioni molecolari (CO2+, e H2O+ ) che sono dominanti in altre regioni. A causa della loro vita più elevata, l'Ar+ e Ne+ gli ioni sopravvivono nella regione della scia mentre gli ioni molecolari si ricombinano e scompaiono. Nelle vicinanze è stata trovata anche un'elevata densità elettronica lunare regioni polari durante i periodi di transizione solare5,6

Della NASA La missione Artemis sulla Luna pianificata mira a allestire il campo base di Artemis sul lunare superficie e il Gateway in lunare orbita. Ciò aiuterà sicuramente uno studio più dettagliato e diretto del lunare atmosfera7.  

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Riferimenti:  

  1. NASA 2013. C'è un'atmosfera sulla Luna? Disponibile in linea a https://www.nasa.gov/mission_pages/LADEE/news/lunar-atmosphere.html#:~:text=Just%20as%20the%20discovery%20of,of%20Earth%2C%20Mars%20or%20Venus.  
  1. Potter AE e Morgan TH 1988. Scoperta del vapore di sodio e potassio nell'atmosfera della luna. SCIENZA 5 agosto 1988 Vol 241, Numero 4866 pp. 675-680. DOI: https://doi.org/10.1126/science.241.4866.67 
  1. Stern SA 1999. L'atmosfera lunare: storia, stato, problemi attuali e contesto. Recensioni di geofisica. Pubblicato per la prima volta: 01 novembre 1999. Volume37, Numero 4 novembre 1999. Pagine 453-491. DOI: https://doi.org/10.1029/1999RG900005 
  1. Needham DH e Kringab DA 2017. Il vulcanismo lunare ha prodotto un'atmosfera transitoria attorno all'antica Luna. Lettere di scienze della terra e planetarie. Volume 478, 15 novembre 2017, pagine 175-178. DOI: https://doi.org/10.1016/j.epsl.2017.09.002  
  1. Ambili KM e Choudhary RK 2021. La distribuzione tridimensionale di ioni ed elettroni nella ionosfera lunare ha avuto origine dalle reazioni fotochimiche. Avvisi mensili della Royal Astronomical Society, volume 510, numero 3, marzo 2022, pagine 3291–3300, DOI: https://doi.org/10.1093/mnras/stab3734  
  1. Tripati KR, et al 2022. Uno studio sulle caratteristiche della ionosfera lunare utilizzando la doppia frequenza radio esperimento scientifico (DFRS) a bordo dell'orbiter Chandrayaan-2. Avvisi mensili della Royal Astronomical Society: Lettere, volume 515, numero 1, settembre 2022, pagine L61–L66, DOI: https://doi.org/10.1093/mnrasl/slac058  
  1. NASA 2022. Missione Artemide. Disponibile a https://www.nasa.gov/specials/artemis/ 

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Umesh Prasad
Umesh Prasad
Giornalista scientifico | Editore fondatore della rivista scientifica europea

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