جو ماه: یونوسفر چگالی پلاسمایی بالایی دارد  

یکی از زیباترین چیزهای مادر زمین حضور یک است جو. زندگی روی زمین بدون ورقه هوایی پر جنب و جوش که زمین را از اطراف به طور کامل در بر می گیرد ممکن نبود. در مرحله اولیه تکامل جو در زمان های زمین شناسی، واکنش های شیمیایی در پوسته زمین منبع حیاتی گازها بود. با این حال، با تکامل حیات، فرآیندهای بیوشیمیایی مرتبط با حیات تسلط یافتند و تعادل گازی فعلی را حفظ کردند. به لطف جریان فلزات مذاب در داخل زمین که باعث ایجاد میدان مغناطیسی زمین می شود که مسئول انحراف بیشتر بادهای خورشیدی یونیزه کننده (جریان پیوسته ذرات باردار الکتریکی مانند پلاسمای منشأ گرفته از جو خورشید) از زمین است. بالاترین لایه اتمسفر، پرتوهای یونیزان باقیمانده را جذب می کند و به نوبه خود یونیزه می شود (از این رو یونوسفر نامیده می شود).  

آیا ماه، ماهواره طبیعی زمین، جو دارد؟  

ماه جوی ندارد که ما آن را روی زمین تجربه می کنیم. میدان گرانشی آن ضعیف تر از زمین است. در حالی که سرعت فرار در سطح زمین حدود 11.2 کیلومتر بر ثانیه است (مقاومت هوا نادیده گرفته می شود)، در سطح ماه فقط 2.4 کیلومتر بر ثانیه است که بسیار کمتر از سرعت ریشه میانگین مربع (RMS) مولکول های هیدروژن در ماه است. در نتیجه، بیشتر مولکول‌های هیدروژن به آنجا فرار می‌کنند فضا و ماه قادر به نگه داشتن ورقه قابل توجهی از گازها در اطراف خود نیست. با این حال، این به این معنی نیست که ماه اصلا جو ندارد. ماه جو دارد، اما آنقدر نازک است که یک وضعیت خلاء تقریباً در سطح ماه حاکم است. جو ماه بسیار نازک است: حدود 10 تریلیون بار نازک تر از جو زمین. چگالی جو ماه با چگالی بیرونی ترین حاشیه های جو زمین برابری می کند.¹. در این زمینه است که بسیاری استدلال می کنند که ماه جو ندارد.  

La قمری جو برای آینده بشر مهم است. از این رو یک سری مطالعات در طول 75 سال گذشته انجام شده است.  

ناساماموریت آپولو زمانی که برای اولین بار شناسایی شد کمک های قابل توجهی کرد قمری جو⁴. قمری آزمایش ترکیب اتمسفر (LACE) آپولو 17 مقادیر کمی از تعدادی اتم و مولکول (از جمله هلیوم، آرگون و احتمالاً نئون، آمونیاک، متان و دی اکسید کربن) را در سطح ماه یافت.¹. متعاقبا، اندازه‌گیری‌های زمینی با استفاده از طیف‌سنجی خط انتشار، بخار سدیم و پتاسیم را در جو ماه کشف کردند.². همچنین گزارش هایی در مورد یافتن یون های فلزی منتشر شده از ماه در داخل وجود دارد بین سیاره ای فضا و ح₂ای یخ در ناحیه قطبی ماه³.  

برای 3 Ga آخر (1 Ga یا گیگا سالانه = 1 میلیارد سال یا 10⁹ سال)، جو ماه با اگزوسفر مرزی سطحی با چگالی کم (SBE) پایدار است. قبل از آن، ماه به دلیل فعالیت آتشفشانی قابل توجه در ماه، جو برجسته‌تری، البته گذرا داشت.⁴.

مطالعات اخیر منتشر شده با استفاده از اندازه گیری از قمری ISRO مدارگرد نشان می دهد که یونوسفر ماه می تواند چگالی الکترونی بسیار بالایی داشته باشد. این قمری چگالی الکترون سطحی می تواند تا 1.2×10 باشد⁵ در هر سانتی متر مکعب اما باد خورشیدی به عنوان یک عامل حذف قوی عمل می کند و تمام پلاسما را به سمت بین سیاره ای متوسط⁵. با این حال، یافته جالب مشاهده محتوای الکترون بالا در ناحیه پی (منطقه اختلالات دنباله دار در باد خورشیدی در جهت ضد خورشید) بود. با توجه به این واقعیت که نه تابش خورشیدی و نه باد خورشیدی به طور مستقیم با ذرات خنثی موجود در این منطقه برهمکنش مستقیم ندارند، بزرگتر از جهت روز بود.⁶. این مطالعه نشان می‌دهد که یون‌های غالب در ناحیه ویک Ar هستند^+, و Ne⁺ که طول عمر نسبتاً طولانی تری نسبت به یون های مولکولی دارند (CO₂^+, و ح₂O⁺ ) که در مناطق دیگر غالب هستند. به دلیل طول عمر بالاتر آنها، Ar⁺ و Ne⁺ یون ها در ناحیه بیداری زنده می مانند در حالی که یون های مولکولی دوباره ترکیب می شوند و ناپدید می شوند. چگالی الکترون بالا نیز در نزدیکی یافت شد قمری مناطق قطبی در دوره های انتقال خورشیدی^5,6. 

ناسا هدف برنامه ریزی شده ماموریت آرتمیس به ماه، ایجاد کمپ پایه آرتمیس در این منطقه است قمری سطح و دروازه در قمری مدار. این مطمئناً به مطالعه دقیق و مستقیم بیشتر کمک خواهد کرد قمری جو⁷.  

*** 

منابع:  

1. NASA 2013. آیا جوی در ماه وجود دارد؟ در دسترس آنلاین در 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 و Morgan TH 1988. کشف بخار سدیم و پتاسیم در جو ماه. SCIENCE 5 Aug 1988 جلد 241، شماره 4866 ص 675-680. DOI: https://doi.org/10.1126/science.241.4866.67 

3. Stern SA 1999. جو ماه: تاریخچه، وضعیت، مشکلات فعلی، و زمینه. بررسی ژئوفیزیک. اولین انتشار: 01 نوامبر 1999. جلد37، شماره 4 نوامبر 1999. صفحات 453-491. DOI: https://doi.org/10.1029/1999RG900005 

4. Needham DH و Kringab DA 2017. آتشفشان قمری یک جو گذرا در اطراف ماه باستانی ایجاد کرد. نامه های علوم زمین و سیاره. جلد 478، 15 نوامبر 2017، صفحات 175-178. DOI: https://doi.org/10.1016/j.epsl.2017.09.002  

5. Ambili KM and Choudhary RK 2021. توزیع سه بعدی یون ها و الکترون ها در یونوسفر ماه از واکنش های فتوشیمیایی سرچشمه می گیرد. اعلامیه های ماهانه انجمن سلطنتی نجوم، جلد 510، شماره 3، مارس 2022، صفحات 3291-3300، DOI: https://doi.org/10.1093/mnras/stab3734  

6. Tripathi KR، و همکاران 2022. مطالعه ای بر روی ویژگی های مشخصه یونوسفر ماه با استفاده از فرکانس دوگانه رادیو آزمایش علمی (DFRS) روی مدارگرد Chandrayaan-2. اعلامیه های ماهانه انجمن سلطنتی نجوم: نامه ها، جلد 515، شماره 1، سپتامبر 2022، صفحات L61–L66، DOI: https://doi.org/10.1093/mnrasl/slac058  

7. ناسا 2022. ماموریت آرتمیس. موجود در https://www.nasa.gov/specials/artemis/ 

***