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?  

לירח אין אטמוספירה כפי שאנו חווים אותה על פני כדור הארץ. שדה הכבידה שלו חלש יותר מזה של כדור הארץ; בעוד שמהירות המילוט על פני כדור הארץ היא כ-11.2 ק"מ לשנייה (מתעלמים מהתנגדות האוויר), על פני הירח היא רק 2.4 ק"מ לשנייה שהיא הרבה פחות ממהירות הבסיס הממוצעת (RMS) של מולקולות מימן על הירח. כתוצאה מכך, רוב מולקולות המימן בורחות אל שטח והירח אינו מסוגל לשמור שום יריעת גזים משמעותית סביבו. עם זאת, זה לא אומר שלירח אין אטמוספירה כלל. לירח יש אטמוספירה אבל היא כל כך דקה עד שמצב של כמעט ואקום שורר על פני הירח. האטמוספרה של הירח דקה ביותר: דקה פי 10 טריליון בערך מהאטמוספירה של כדור הארץ. צפיפות האטמוספירה של הירח שווה לצפיפות של השוליים החיצוניים ביותר של האטמוספירה של כדור הארץ¹. 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"אמשימת אפולו תרמה תרומה משמעותית כשזוהתה לראשונה ירחי אוירה⁴. ירחי ניסוי הרכב האטמוספירה (LACE) של אפולו 17 מצא כמויות קטנות של מספר אטומים ומולקולות (כולל הליום, ארגון, ואולי גם ניאון, אמוניה, מתאן ופחמן דו חמצני) על פני הירח.¹. לאחר מכן, מדידות מבוססות קרקע גילו אדי נתרן ואשלגן באטמוספרה של הירח באמצעות ספקטרוסקופיה של קו פליטה². היו גם דיווחים על מציאת יוני מתכת הנובעים מהירח פנימה 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 הירח של ISRO Orbiter לחשוף כי ליונוספרה של הירח יכולה להיות צפיפות אלקטרונים גבוהה מאוד. ה ירחי צפיפות האלקטרונים על פני השטח יכולה להגיע עד 1.2 × 10⁵ לס"מ מעוקב אך רוח השמש פועלת כחומר הסרה חזק הגורף את כל הפלזמה אל 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⁺ יונים שורדים באזור הערות בעוד היונים המולקולריים מתחברים מחדש ונעלמים. בקרבת מקום נמצאה גם צפיפות אלקטרונים גבוהה ירחי אזורי קוטב בתקופות מעבר שמש^5,6. 

של נאס"א משימת ארטמיס המתוכננת לירח שואפת להקים את מחנה הבסיס של ארטמיס על ירחי פני השטח והשער פנימה ירחי מסלול. זה בהחלט יעזור מחקר מפורט וישיר יותר של 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. מחקר על המאפיינים האופייניים של היונוספירה הירחי באמצעות תדר כפול רָדִיוֹ ניסוי מדעי (DFRS) על סיפון מסלול Chandrayaan-2. הודעות חודשיות של החברה המלכותית לאסטרונומית: מכתבים, כרך 515, גיליון 1, ספטמבר 2022, עמודים L61–L66, DOI: https://doi.org/10.1093/mnrasl/slac058  

7. נאס"א 2022. משימת ארטמיס. זמין ב https://www.nasa.gov/specials/artemis/ 

***