האטמוספירה של הירח: ליונוספרה יש צפיפות פלזמה גבוהה  

אחד הדברים הכי יפים באמא כדור הארץ הוא נוכחות של אוירה. החיים על פני כדור הארץ לא היו מתאפשרים ללא יריעת האוויר התוססת החובקת לחלוטין את כדור הארץ מסביב. בשלב המוקדם של התפתחות האטמוספירה בתקופה הגיאולוגית, תגובות כימיות בתוך קרום כדור הארץ היו המקור הקריטי לגזים. עם זאת, עם התפתחות החיים השתלטו התהליכים הביוכימיים הקשורים לחיים ושמרו על מאזן הגזים הנוכחי. הודות לזרימה של מתכות מותכות בפנים כדור הארץ המולידות את השדה המגנטי של כדור הארץ האחראי להסטת רוב רוחות השמש המייננות (זרם רציף של חלקיקים טעונים חשמלית דהיינו פלזמה שמקורה באטמוספירה הסולארית) הרחק מכדור הארץ. השכבה העליונה ביותר של האטמוספירה סופגת את הקרינה המייננת שנותרה, ובתמורה הופכת למיוננת (ולכן נקראת יונוספירה).  

האם לירח, הלוויין הטבעי של כדור הארץ, יש אטמוספרה?  

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 שטח 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. בהקשר זה רבים טוענים כי לירח אין אטמוספירה.  

אל האני ירחי האווירה חשובה לעתיד האנושות. מכאן שהתקיימה סדרה של מחקרים במהלך 75 השנים האחרונות.  

נאס"א’s Appolo Mission made significant contributions when it first detected ירחי אוירה⁴. ירחי 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. לאחר מכן, מדידות מבוססות קרקע גילו אדי נתרן ואשלגן באטמוספרה של הירח באמצעות ספקטרוסקופיה של קו פליטה². There were also reports on the finding of metal ions emanating from the Moon in בין פלנטרי שטח וח₂הו קרח באזור הקוטב של הירח³.  

עבור 3 הגא האחרונים (1 גא או גיגה-שנה = מיליארד שנים או 1⁹ שנים), האטמוספרה של הירח יציבה עם אקסוספירת גבול משטח בצפיפות נמוכה (SBE). לפני כן, לירח הייתה אטמוספירה בולטת יותר, אם כי חולפת, עקב פעילות געשית משמעותית על הירח⁴.

מחקרים שפורסמו לאחרונה באמצעות מדידות מ ISRO’s lunar Orbiter reveal that the ionosphere of the Moon can have a very high electron density. The ירחי 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 בין פלנטרי בינוני⁵. הממצא המעניין עם זאת היה התצפית בתכולת האלקטרונים הגבוהה באזור הערות (אזור של הפרעות נגררות ברוח השמש בכיוון אנטי-שמש). הוא היה גדול יותר מאשר בכיוון שמש לאור העובדה שלא קרינת השמש ולא רוח השמש מקיימת אינטראקציה ישירה עם החלקיקים הנייטרליים הזמינים באזור זה⁶. המחקר מראה שהיונים הדומיננטיים באזור הערות הם Ar^+, ו-Ne⁺ שיש להם אורך חיים ארוך יחסית ליונים המולקולריות (CO₂^+, וח₂O⁺ ) הדומיננטיים באזורים אחרים. בגלל אורך חייהם הגבוה יותר, ה-Ar⁺ ו-Ne⁺ ions survive in the wake region while the molecular ions recombine and disappear. High electron density was found also near ירחי polar regions during solar transition periods^5,6. 

של נאס"א planned Artemis Mission to the Moon aims to set up Artemis Base Camp on the ירחי surface and the Gateway in ירחי מסלול. This will certainly help more detailed and direct study of the ירחי אוירה⁷.  

*** 

הפניות:  

1. נאס"א 2013. האם יש אטמוספירה על הירח? זמין באינטרנט ב 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 and Morgan TH 1988. גילוי אדי נתרן ואשלגן באטמוספירת הירח. SCIENCE 5 באוגוסט 1988 כרך 241, גיליון 4866 עמ' 675-680. DOI: https://doi.org/10.1126/science.241.4866.67 

3. שטרן SA 1999. אווירת הירח: היסטוריה, מצב, בעיות עכשוויות והקשר. ביקורות על גיאופיזיקה. פורסם לראשונה: 01 בנובמבר 1999. כרך 37, גיליון 4 בנובמבר 1999. עמודים 453-491. DOI: https://doi.org/10.1029/1999RG900005 

4. Needham DH ו-Kringab DA 2017. געשיות הירח יצרה אטמוספירה חולפת סביב הירח העתיק. מכתבי מדע כדור הארץ וכוכבי הלכת. כרך 478, 15 בנובמבר 2017, עמודים 175-178. DOI: https://doi.org/10.1016/j.epsl.2017.09.002  

5. Ambili KM ו-Choudhary RK 2021. התפלגות תלת מימדית של יונים ואלקטרונים ביונוספירה הירחי מקורה בתגובות הפוטוכימיות. הודעות חודשיות של האגודה המלכותית לאסטרונומית, כרך 510, גיליון 3, מרץ 2022, עמודים 3291–3300, DOI: https://doi.org/10.1093/mnras/stab3734  

6. טריפאטי KR, ואח' 2022. A study on the characteristic features of the lunar ionosphere using dual frequency רָדִיוֹ 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. נאס"א 2022. משימת ארטמיס. זמין ב https://www.nasa.gov/specials/artemis/ 

***