Лунная атмосфера, также известная как экзосфера, в основном состоит из атомов, подвергшихся «космическому выветриванию» — гипотетическому процессу, механизмы которого до сих пор были плохо изучены. В новой работе было показано, что доминирующим фактором являются удары метеоритов, происходящие в течение миллиардов лет.
Ученые проанализировали данные, собранные орбитальным аппаратом LADEE, который проводил дистанционные измерения состава лунного грунта и атмосферы. Также были изучены 10 образцов лунного грунта, собранные астронавтами миссий NASA Apollo. Исследователи определяли соотношения легких и тяжелых изотопов летучих элементов калия и рубидия, чтобы понять, какие процессы привели к их испарению и поднятию в атмосферу.
Предполагалось, что космическое выветривание складывается из двух процессов: испарение под воздействием удара метеоритов и ионное распыление — явление, связанное с солнечным ветром. Когда заряженные частицы попадают на поверхность Луны, они передают свою энергию атомам в лунном грунте, заставляя эти атомы улетучиваться.
Если атмосфера Луны состоит из атомов, испарившихся от ударов метеоритов, то образцы лунного грунта должны быть обогащены тяжелыми изотопами, которые быстрее осаждаются обратно на поверхность.
Оказалось, что в лунной почве доминируют тяжелые изотопы этих элементов, что указывает на испарение при ударе как на основной процесс. Доля этого процесса в формировании атмосферы составляет около 70 процентов, а остальная часть атмосферы образуется за счет ионного распыления, вызванного солнечным ветром.
