На луне атмосфера: Есть ли атмосфера на Луне – Статьи на сайте Четыре глаза

Ученые: условия на Луне были пригодны для зарождения жизни

На Луне как минимум дважды создавались условия, пригодные для зарождения жизни, считают ученые из США и Великобритании. Они не настаивают, что жизнь на спутнике Земли действительно существовала — доказательств этому пока нет.

На Луне могли быть условия для зарождения жизни, считают астробиологи из США и Великобритании. Свои предположения они изложили в статье в журнале Astrobiology.

Дирк Шульц-Макух из Университета штата Вашингтон и Йен Кроуфорд из Лондонского университета уверены — вскоре после образования Луны и затем во время пика вулканической активности на ней, 4 и 3,5 млрд лет назад соответственно, на спутнике Земли существовали условия для зарождения жизни.

По расчетам исследователей, в это время на Луне происходили выбросы сильно нагретых летучих газов и водяного пара. Такие выбросы могли привести к образованию кратеров с жидкой водой и формированию плотной атмосферы. Такие условия могли сохраняться на протяжении миллионов лет.

«Если на ранних этапах на Луне в течение долгого времени присутствовала вода и подходящая атмосфера, мы полагаем, лунная поверхность, по крайней мере временно, могла быть пригодна для зарождения жизни»,

— отмечает Шульц-Макух.

Работы Шульц-Макуха и Кроуфорда основаны на результатах недавних космических миссий и анализе образцов лунных пород и почвы, которые показывают, что Луна не настолько сухая, как считалось ранее.

В 2009-2010 годах было установлено, что на Луне есть залежи сотен миллионов тонн льда. Кроме того, были получены доказательства существования большого количества воды в лунной мантии. И эта вода появилась там, по всей видимости, на самых ранних этапах формирования Луны.

Также на молодой Луне вполне могло существовать магнитное поле, защищающее возможные формы жизни от смертоносных солнечных ветров.

Жизнь на Луне могла зародиться таким же образом, как и на Земле, но более вероятно, что ее мог занести метеорит, считают исследователи.

Первые доказательства жизни на Земле, окаменелости, содержащие следы цианобактерий, относятся к периоду 3,5-3,8 млрд лет назад. В это время Солнечная система переживала бомбардировку гигантскими метеоритами. Не исключено, что простейшие микроорганизмы вроде цианобактерий могли попасть с Земли на Луну с их помощью.

«Вполне вероятно, что Луна была пригодна для жизни в то время, — считает Шульц-Макух. — Возможно, в лунных водоемах тогда действительно бурлила жизнь, пока они не пересохли».

Проверить гипотезу исследователей, как считает сам Шульц-Макух, можно лишь с помощью «агрессивной программы будущего исследования Луны».

Одно из перспективных направлений таких исследований — получение проб из мест, в которых ранее была сильная вулканическая активность с целью найти там воду или другие возможные маркеры существования жизни.

Кроме того, возможны эксперименты в смоделированной на Земле лунной среде и на МКС, чтобы выяснить, способны ли микроорганизмы выжить в условиях молодой Луны.

Авторы работы не настаивают, что жизнь на Луне действительно существовала. Но они допускают существование подходящих для этого условий.

Кроме того, ранее астронавтам и роверы не находили никаких доказательств существования жизни на Луне, и даже если на ней присутствовала какая-либо органика, доказательств этому пока что нет.

Кроме того, теория об обильном содержании воды на Луне недавно была оспорена, когда ученые повторно исследовали фрагмент породы, доставленный на Землю в 1972 году.

Для будущих миссий на Луне необходимо знать, в каком количестве там присутствуют запасы воды. Кроме того, если на Луне нет больших запасов воды, это согласуется с теорией ее образования вследствие столкновения молодой Земли с гипотетическим объектом размером с Марс. Зародыш Луны был очень горячим магматическим шаром и наиболее летучие соединения, включая воду, быстро испарились с его поверхности.

Изученный в данном исследовании «ржавый камень» (Rusty rock) содержит множество летучих соединений, что ранее наталкивало ученых на мысль о наличии запасов воды в недрах Луны.

Однако более тщательный анализ показал: образец содержит более легкие изотопы цинка, что вполне согласуется с гипотезой – цинк мог просто конденсироваться на поверхности при испарении.

Тем не менее определенные запасы воды на Луне все же есть: они находятся в кратерах на полюсах Луны. Так, в районе Северного полюса, по оценкам астрономов, содержится не менее 0,6 км3 льда.

Глава 14 АТМОСФЕРА ЛУНЫ . Загадки мироздания

Сейчас, когда запущенные человеком космические аппараты приближаются к Луне, кружатся вокруг нее, опускаются на нее и мы готовимся к тому, чтобы высадить на Луну человека, нам полезна любая информация о Луне, какую мы только можем получить. Вот что мы можем сказать, к примеру, об атмосфере Луны?

Вы скажете, что на Луне нет атмосферы.

Да, действительно, ничего даже отдаленно напоминающего земную атмосферу на Луне нет. И все же что-то на ней присутствует. Она не может вообще не иметь атмосферы. Вот как это можно показать.

Земля состоит из двух радикально различающихся между собой частей (как яйцо, состоящее из центрального желтка и окружающего его белка). «Желтком» Земли является никелево-железное ядро, плотность которого примерно в десять раз больше плотности воды. Его окружает «белок» — силикатная кора, плотность которой мала — всего втрое больше плотности воды. Соответственно, средняя плотность Земли представляет собой значение среднее между этими двумя цифрами — в 5,5 больше плотности воды (или 5,5 грамма на кубический сантиметр).



Плотность Луны — 3,3 грамма на кубический сантиметр. Для того чтобы иметь настолько меньшую, чем Земля, плотность, Луна должна быть лишена какого-либо крупного ядра из железа и никеля и представлять собой практически сплошной силикат.

Логично предположить, что по химическим элементам состав Луны сходен с составом земных горных пород. И то и другое формировалось в одно и то же время и из одних и тех же материалов. Если в земной коре содержится 2 процента калия, то и от Луны (целиком) следует ожидать того же.

Масса Луны — 73 430 000 000 000 000 000 000 килограммов, то есть, грубо округляя, 80 квинтиллионов тонн. Масса лунного калия (в первом приближении) — 1 800 000 000 000 000 000 000 килограммов, или почти 2 квинтиллиона тонн.

Существует три вида атомов калия. Два из них, калий-39 и калий-41, составляют примерно 99 процентов от общих запасов калия. Однако 0,0119 процента от всего калия существует в виде редкого изотопа, калия-40, обладающего интересными свойствами. Общая масса калия-40 на Луне может составить 214 000 000 000 000 000 килограммов, или 214 триллионов тонн.

Необычное свойство калия-40 — это его радиоактивность. Период полураспада этого элемента — 1,3 миллиарда лет, что означает, что за такой срок половина существующих атомов калия-40 распадется. Большинство распадающихся атомов (точнее, 89 процентов) отдают один электрон и становятся стабильными атомами кальция-40. Однако ядро остальных 11 процентов, напротив, принимает электрон из окружающей среды, и эти атомы становятся, таким образом, стабильными атомами аргона-40.

Когда известен период полураспада радиоактивного вещества, легко подсчитать скорость его распада в единицу времени. На Луне каждую секунду распадается 3600 граммов калия-40, в результате чего каждую секунду образуется 3240 граммов кальция-40 и 360 граммов аргона-40.

Именно аргон-40 нас интересует в первую очередь, поскольку аргон — это газ, а значит, на Луне идет постоянный процесс образования собственной атмосферы. Да, 360 граммов — это немного, но это ведь только за одну секунду, а сколько их проходит, этих секунд…

Не стоит забывать, что раньше на Луне, как и везде, было больше калия-40 — 1,3 миллиарда лет назад его было вдвое больше, чем сейчас, а четыре миллиарда лет назад — в восемь раз больше.

Если подсчитать, сколько аргона было образовано за те четыре миллиарда лет, в течение которых Луна является твердым телом, с учетом того, что с самого начала калия-40 было в несколько раз больше, то получится, что всего за все это время было образовано 150 000 000 000 000 000 килограммов, или около 150 триллионов тонн аргона.

Для сравнения — это почти в три раза больше аргона, чем имеется в нашей собственной атмосфере (куда он попал и продолжает попадать точно таким же образом — формируясь из калия-40).

Если бы весь этот аргон сейчас присутствовал на поверхности Луны, на ней имелась бы сейчас атмосфера с массой равной 1/30 земной атмосферы. Кроме того, поскольку площадь поверхности Луны в шестнадцать раз меньше площади поверхности Земли, ее атмосфера имела бы при этом плотность всего в два раза меньше земной.

Однако, как нам хорошо известно, на Луне атмосферы нет. Что же случилось с производимым Луной аргоном?

Во-первых, калий-40 все же распределен по всей массе Луны. Аргон, образуемый во внешних слоях лунной почвы, еще может каким-то образом выбраться наружу, но, формируясь в более глубоких слоях, он оказывается в ловушке, из которой не в силах выбраться. (Аргона, вырабатываемого на Земле, это тоже касается. Общее количество аргона, замурованного в земной коре, как минимум в пять, а возможно, и в пятнадцать раз больше, чем аргона, имеющегося в атмосфере.)

Но ведь даже и 1/15 вырабатываемого на Луне аргона хватило бы, чтобы на ней сейчас существовала атмосфера плотностью 3 процента от земной, а этого мы не наблюдаем.

Действительно, есть и еще одна причина. Гравитационное поле Луны в шесть раз меньше, чем Земли. У него просто не хватает сил удержать вырабатываемый аргон. Луна теряет свой аргон почти с той же скоростью, с какой он просачивается наружу сквозь поры лунного грунта.

Почти с той же, но не совсем! На то, чтобы улетучиться с Луны, аргону требуется некоторое время, так что вблизи лунной поверхности всегда существует некоторое небольшое количество аргона.

На самом деле, наблюдая за радиоволнами, испускаемыми различными небесными телами, астрономы давно обратили внимание на свойства волн, которые по пути к Земле задевали Луну. Эти волны приходили в слегка искаженном виде, и было подсчитано, что причиной таких искажений может быть лунная атмосфера, состоящая из заряженных частиц и имеющая плотность в десять триллионов раз меньше, чем земная атмосфера.

Немного — но хоть что-то!



Вопрос, поднятый наблюдаемым отсутствием атмосферы на Луне

  • Опубликовано:
  • С. ТОЛВЕР ПРЕСТОН 1  

Природа
том 19 , страницы 3–4 (1878)Процитировать эту статью

  • 27 доступов

  • Сведения о показателях

Abstract

Известно, что существуют физические доказательства отсутствия атмосферы на Луне. Было бы разумно заключить, что когда-то у Луны была атмосфера; ибо, согласно общепринятым принципам Лапласа, согласно которым Солнце и члены Солнечной системы имеют общее туманное происхождение, было бы очень необычно, если бы отдельное ответвление общей туманности, образующее Луну, не имело газовой составляющей. в этом. Если мы поэтому допустим, что Луна когда-то имела атмосферу, то естественно напрашивается вопрос, что с ней стало. В ответ на это были высказаны различные предположения. В качестве возможного объяснения, которое, насколько это возможно, основано на общепринятых принципах, я осмелюсь представить следующее: газа меняются между собой от нуля до неопределенно большая скорость, т. Верно, что молекул, которые в случайных столкновениях между собой приобретают эти огромные скорости, математически доказано, что их относительно немного, причем большее число молекул обладает скоростями, приближающимися к среднему значению. Но, казалось бы, с необходимостью следует, что молекулы, находящиеся в верхних слоях любой атмосферы и приобретающие эти огромные (неопределимые) скорости, могут иногда преодолевать тяжесть и отбрасываться в пространство, чтобы не возвращаться; как известно, что только 9Для достижения этого результата требуется 0033 конечная скорость. Поэтому я должен предположить, что по этой причине атмосфера Луны постепенно исчезла. Несомненно, вероятно, что для достижения такого результата потребовался бы огромный период времени, но в нашем распоряжении почти неограниченное время. Можно было бы спросить: почему земную атмосферу не постигла та же участь? В ответ на это я хотел бы ответить, во-первых, что величина силы тяжести на Земле, как известно, намного больше, чем на Луне, и, во-вторых, что, возможно (насколько мы можем судить), часть земной атмосферы может иметь такое же значение. исчезнувший; или земная атмосфера может быть в настоящее время менее плотной, чем когда-то, во всяком случае, мы можем сказать обратное. Представляется любопытным отметить в связи с этим факт, что, по-видимому, есть основания заключить, что состав или состав атмосферы Земли (или любой другой планеты) мог бы измениться по вышеуказанной причине, так как, очевидно, более легкие газообразные составляющие, молекулы которых приобретают в случайных столкновениях самые высокие скорости, сначала рассеялись бы в пространстве в выше образом. Так, например, любые следы очень распространенного компонента Вселенной, водорода, который мог когда-то существовать в земной атмосфере, имел бы тенденцию к относительно быстрому исчезновению, поскольку молекулы водорода, как известно, обладают нормальной скорость примерно в четыре раза больше, чем у составляющих молекул земной атмосферы. 1 Можно сказать, что изменения, столь значительные, как те, что указаны выше, едва ли осуществимы, но тогда следует иметь в виду, что у нас есть почти безграничный диапазон времени, на который можно опереться, и общепризнано, что очень важно должным образом учитывать влияние времени, как это делается, например, в случае геологии, где горные хребты признаны неопровержимыми физическими доказательствами того, что они образовались в результате медленного разрушающего действия дождя и атмосферных влияний, преобладавших на протяжении бесчисленных столетий. . Постепенное исчезновение атмосферы (земной или лунной) по вышеуказанной причине можно, вероятно, сравнить по медленности действия с другими космическими изменениями, которые, как известно, претерпевает Солнечная система, такими как постепенное приближение Земли к Солнцу. и Луны на Землю) через трение материальных сред в пространстве, завершенную остановку осевого вращения Луны приливным действием на ее массу и постепенное уменьшение скорости вращения Земли по той же причине. Эти медленные изменения, незаметные в пределах человеческого опыта, становятся важными в большие временные эпохи, и становится желательным в интересах истины при прослеживании событий в прошлом придавать этим временным эпохам должное значение. Предлагая приведенное выше объяснение, я стремился строго ограничиться рамками математически доказанных фактов как основы для выводов, и я был бы рад принять любую критику, которая может быть предложена либо с целью указать на трудности или подтвердить истину.

Это предварительный просмотр содержимого подписки, доступ через ваше учреждение

Варианты доступа

Подписаться на журнал

Получить полный доступ к журналу на 1 год

199,00 €

всего 3,90 € за выпуск

Подписаться

Расчет налогов будет завершен во время оформления заказа.

Купить статью

Получите ограниченный по времени или полный доступ к статье на ReadCube.

32,00 $

Купить

Все цены указаны без учета стоимости.

Информация о авторе

Авторы и принадлежности

  1. Лондон

    S. Tolver Preston

Авторы

  1. S. Tolver Preston

    ПУТЕШИ
    PubMed Google Scholar

Права и разрешения

Перепечатка и разрешения

Об этой статье

Комментарии

Отправляя комментарий, вы соглашаетесь соблюдать наши Условия и правила сообщества. Если вы обнаружите что-то оскорбительное или не соответствующее нашим условиям или правилам, отметьте это как неприемлемое.

Открытие паров натрия и калия в атмосфере Луны

. 1988 5 августа; 241 (4866): 675-80.

doi: 10. 1126/наука.241.4866.675.

А. Э. Поттер, Т. Х. Морган

  • PMID:

    17839078

  • DOI:

    10.1126/наука.241.4866.675

AE Поттер и др.

Наука.

.

. 1988 5 августа; 241 (4866): 675-80.

doi: 10.1126/наука.241.4866.675.

Авторы

А. Э. Поттер, Т. Х. Морган

  • PMID:

    17839078

  • DOI:

    10. 1126/наука.241.4866.675

Абстрактный

Спектры области чуть выше яркого края Луны показывают слабые эмиссионные особенности, которые объясняются резонансным рассеянием солнечного света на парах натрия и калия в лунной атмосфере. Максимальный всенаправленный поток излучения над светлым лимбом составляет 3,8 +/- 0,4 крэйлэя для натрия и 1,8 +/- 0,4 крэйлэя для калия. Плотность зенитного столба над подсолнечной точкой оценивается как 8 +/- 3 x 10 (8) атомов см (-2) для натрия и 1,4 +/- 0,3 x 10 (8) атомов см (-2) для калия. Соответствующие поверхностные плотности составляют 67 +/- 12 атомов см (-3) и 15 +/- 3 атома см (-3) соответственно. Масштаб высоты для натриевой атмосферы составляет 120 +/- 42 километра, а для калиевой 90 +/- 20 километров, что означает, что эффективная температура натрия и калия близка к температуре поверхности Луны. Было обнаружено, что плотность натрия в южной полярной области аналогична плотности в подсолнечной точке, что указывает на широкое распространение паров натрия по лунной поверхности. Отношение плотности натрия к плотности калия составляет (6 +/- 3) к 1, что близко к соотношению натрия и калия на лунной поверхности, что позволяет предположить, что атмосфера возникла в результате испарения поверхностных минералов.

Похожие статьи

  • Открытие натрия в атмосфере ртути.

    Поттер А., Морган Т.
    Поттер А и др.
    Наука. 1985 г., 16 августа; 229 (4714): 651-3. doi: 10.1126/наука.229.4714.651.
    Наука. 1985.

    PMID: 17739377

  • Ограничения на происхождение атмосферы Луны по наблюдениям во время лунного затмения.

    Мендилло М., Баумгарднер Дж.
    Мендилло М. и др.
    Природа. 1995 г., 5 октября; 377 (6548): 404-6. дои: 10.1038/377404a0.
    Природа. 1995.

    PMID: 7566115

  • Изображение атмосферы Луны.

    Флинн Б., Мендилло М.
    Флинн Б. и др.
    Наука. 1993 г., 9 июля; 261 (5118): 184-6. doi: 10.1126/наука.261.5118.184.
    Наука. 1993.

    PMID: 17829272

  • Марсианская поверхность.

    Опик Э.Дж.
    Опик Э.Дж.
    Наука. 1966 г., 15 июля; 153 (3733): 255–65. doi: 10.1126/наука.153.3733.255.
    Наука. 1966 год.

    PMID: 17779983

  • Фотонно-стимулированная десорбция как существенный источник натрия в лунной атмосфере.

    Якшинский Б.В., Мадей Т.Е.
    Якшинский Б.В. и соавт.
    Природа. 1999 г., 12 августа; 400(6745):642-4. дои: 10.1038/23204.
    Природа. 1999.

    PMID: 10458159

Посмотреть все похожие статьи

Цитируется

  • Летучие и огнеупорные вещества в поверхностных экзосферах внутренней Солнечной системы.