Scientists finally find explanation for lopsided cloud that follows Earth's moon through space

На поверхности Луны наблюдается загадочная, асимметричная облачность пыли, которая, кажется, постоянно смещена в сторону, обращенную к Солнцу. Этот феномен долгое время оставался без объяснения, вызывая интерес ученых со всего мира. Но недавно опубликованное исследование спустило завесу тайны, предлагая научное объяснение тому, почему пыльные облака над спутником Земли приобрели именно такую форму и поведение.

Почему пылевое облако вокруг Луны необычно?

Большая часть поверхности Луны покрыта слоем реголита — рыхлой смесью пыли и мелких камней. Этот слой образовался под воздействием постоянных ударов микрометеороидов — крошечных космических камней, появившихся в результате столкновений астероидов и комет. Без защиты атмосферы, как у Земли, Луна ежедневно подвергается миллионам таких ударов, что приводит к постоянной переработке реголита в пыль.

В 2015 году ученым удалось зафиксировать, что эти микрометеороиды создают вокруг Луны тонкое облако пыли, которое достигает высоты до нескольких сотен миль над поверхностью. Однако, что поразило исследователей — это не симметричная форма этого облака. Оно по большей части находится над дневной стороной Луны, то есть той, которая в данный момент освещена Солнцем, — и особенно густо там, где встречается так называемый "расовой рассвет" — линия границы дневной и ночной части спутника.

Объяснение асимметрии: роль температуры

Изначально предполагалась, что различия в направлении метеорных потоков и траекториях их столкновений с поверхностью вызывают неравномерное поднятие пыли. Но ученые вскоре обратили внимание на важный фактор — температуру поверхности Луны. В дневное время температура поверхности достигает +1270 °C, а в ночное — опускается до минус 183 °C. Разница зачастую превышает 545 °F (285 °C), что более чем в 4 раза превышает температурные колебания в самых холодных частях Земли — Антарктики.

Это заставило исследователей предположить, что именно температурные условия могут играть ключевую роль в формировании и поведении пылевых облаков. Чтобы проверить эту гипотезу, команда ученых, включающая специалистов из США и Европы, применила компьютерное моделирование.

Моделирование микрометеороидных ударов

Используя модели, ученые смоделировали удары крошечных микрометеороидов — толщиной с человеческий волос — по поверхности Луны при двух температурах: около +112 °C (температура дневной поверхности) и около -183 °C (условия ночи). В ходе моделирования отслеживались выброшенные при ударах частицы пыли — их движение и распределение в пространстве.

Особое внимание уделялось тому, как на поведение пыли влияет плотность поверхности. Исследование показало, что мягкая, рыхлая поверхность, слабо закрепленная, менее подвержена выбросу пыли из-за смягчения ударов. В то же время, более уплотненные участки при ударе выбрасывали больше мелких частиц с меньшей скоростью. Это, по мнению ученых, говорит о том, что состояние поверхности Луны — ее "плотность" — влияет на характеристики пылевого облака.

Температура и объем выбрасываемой пыли

Результаты моделирования подтвердили, что удары микрометеороидов при дневной высокой температуре вызывают выброс на 6-8% больше пыли, чем при ночной температуре. Более того, частицы, поднятые при высоких температурах, обладают достаточной энергией, чтобы достигать орбитальных высот, что может объяснить обнаруженное ранее увеличение плотности пыли над дневной стороной Луны.

Фактически, разнообразие температурных условий повышает эффективность поднятия пыли, что приводит к формированию более насыщенных облаков именно в дневное время.

Эти выводы позволяют понять одну из причин, почему облака пыли асимметричны, а также дают важную информацию о состоянии поверхности Луны. Чем более уплотнена поверхность, тем больше пыли поднимается при ударах, а температурные колебания усиливают этот эффект.

Перспективы исследования и будущие миссии

Научная команда планирует расширить свои исследования на другие объекты солнечной системы, особенно на Меркурий — планету, у которой температурные перепады значительно выше, чем у Луны. Ученые считают, что огромная разница температур на поверхности Меркурия в течение дня и ночи должна породить еще более выраженные асимметричные пылевые облака.

Для проверки этой гипотезы и планируется использование данных от будущей миссии BepiColombo, которая в 2024 году должна начать свою работу на орбите Меркурия. Компьютерные модели уже создаются для симуляции предполагаемого поведения пыли при условиях, похожих на те, что ожидаются на Меркурии.

Заключение и значение открытия

Результаты нового исследования открывают новые горизонты в понимании процессов, происходящих на поверхности Луны и других тел солнечной системы. Понимание, как температура влияет на подъем пыли, помогает ученым лучше интерпретировать наблюдаемые явления, а также предсказывать поведение облаков пыли при различных условиях.

Ученые подчеркивают, что такие знания важны не только для науки, но и для будущих миссий, направленных на исследование поверхности, создание оснований для колонизации или добычи полезных ископаемых на Луне и Меркурии. Понимание механизмов формирования и поведения пылевых облаков позволяет предвидеть возможные сложности и разрабатывать более надежные технологии для работы на космических телах.