الغلاف الجوي للقمر: يحتوي الغلاف الأيوني على كثافة بلازما عالية  

من أجمل الأشياء عن الأم أرض هو وجود الغلاف الجوي. لم تكن الحياة على الأرض ممكنة لولا طبقة الهواء النابضة بالحياة التي تحتضن الأرض بالكامل من كل مكان. في المرحلة المبكرة من تطور الغلاف الجوي في العصور الجيولوجية، كانت التفاعلات الكيميائية داخل القشرة الأرضية هي المصدر الحاسم للغازات. ومع ذلك، مع تطور الحياة، سيطرت العمليات البيوكيميائية المرتبطة بالحياة وحافظت على التوازن الغازي الحالي. بفضل تدفق المعادن المنصهرة في باطن الأرض والتي تؤدي إلى نشوء المجال المغناطيسي للأرض المسؤول عن انحراف معظم الرياح الشمسية المؤينة (تيار مستمر من الجسيمات المشحونة كهربائيًا أي البلازما الناشئة من الغلاف الجوي الشمسي) بعيدًا عن الأرض. تمتص الطبقة العليا من الغلاف الجوي الإشعاعات المؤينة المتبقية، وتصبح بدورها متأينة (ومن هنا تسمى الأيونوسفير).  

هل القمر ، القمر الصناعي الطبيعي للأرض ، له غلاف جوي؟  

The Moon does not have an atmosphere the way we experience it on Earth. Its gravitational field is weaker than Earth’s; while escape velocity at Earth’s surface is about 11.2 km/sec (air resistance disregarded), on Moon’s surface it is merely 2.4 km/sec which is much less than the root mean square (RMS) velocity of hydrogen molecules on the Moon. As a result, most of the hydrogen molecules escape to الفضاء and the Moon is unable to retain any significant sheet of gases around it. However, this does not mean the Moon has no atmosphere at all. The Moon has an atmosphere but it’s so thin that a near vacuum condition prevails at the Moon’s surface. The Moon’s atmosphere is extremely thin: about 10 trillion times thinner than the Earth’s atmosphere. Density of the Moon’s atmosphere is at par with the density of the outermost fringes of Earth’s atmosphere¹. في هذا السياق ، يجادل الكثيرون بأن القمر ليس له غلاف جوي.  

• قمري الغلاف الجوي مهم لمستقبل البشرية. ومن هنا كانت هناك سلسلة من الدراسات على مدى 75 عامًا الماضية.  

وكالة ناساقدمت مهمة أبولو مساهمات كبيرة عندما تم اكتشافها لأول مرة قمري الغلاف الجوي⁴. موج قمري وجدت تجربة تكوين الغلاف الجوي (LACE) لأبولو 17 كميات صغيرة من عدد من الذرات والجزيئات (بما في ذلك الهيليوم والأرجون وربما النيون والأمونيا والميثان وثاني أكسيد الكربون) على سطح القمر.¹. بعد ذلك ، اكتشفت القياسات الأرضية بخار الصوديوم والبوتاسيوم في الغلاف الجوي للقمر باستخدام التحليل الطيفي لخط الانبعاث². كما وردت تقارير عن العثور على أيونات معدنية تنبعث من القمر بين الكواكب الفضاء وH₂يا جليد في المنطقة القطبية للقمر³.  

لآخر 3 Ga (1 Ga أو giga-annum = 1 مليار سنة أو 10⁹ سنوات) ، الغلاف الجوي للقمر مستقر مع كثافة سطح خارجية منخفضة الكثافة (SBE). قبل ذلك ، كان للقمر غلاف جوي أكثر بروزًا ، وإن كان عابرًا بسبب النشاط البركاني الكبير على القمر⁴.

الدراسات المنشورة مؤخرا باستخدام قياسات من ISRO القمري المسبار يكشف أن الغلاف الأيوني للقمر يمكن أن يحتوي على كثافة إلكترونية عالية جدًا. ال قمري يمكن أن تصل كثافة الإلكترونات السطحية إلى 1.2 × 10⁵ لكل سم مكعب ولكن الرياح الشمسية تعمل كعامل إزالة قوي يجتاح كل البلازما إلى بين الكواكب متوسط⁵. ومع ذلك ، كان الاكتشاف المثير للاهتمام هو ملاحظة المحتوى العالي من الإلكترون في منطقة اليقظة (منطقة الاضطرابات اللاحقة في الرياح الشمسية في الاتجاه المعاكس للشمس). كانت أكبر مما كانت عليه في اتجاه النهار نظرًا لحقيقة أن لا الإشعاع الشمسي ولا الرياح الشمسية يتفاعلان بشكل مباشر مع الجسيمات المحايدة المتاحة في هذه المنطقة⁶. أظهرت الدراسة أن الأيونات السائدة في منطقة اليقظة هي Ar^+, وني⁺ التي لها عمر أطول نسبيًا من الأيونات الجزيئية (CO₂^+, وH₂O⁺ ) السائدة في مناطق أخرى. نظرًا لارتفاع عمرهم ، فإن Ar⁺ وني⁺ تبقى الأيونات في منطقة الاستيقاظ بينما تتجمع الأيونات الجزيئية وتختفي. تم العثور على كثافة إلكترون عالية أيضًا في مكان قريب قمري المناطق القطبية خلال فترات التحول الشمسي^5,6. 

ناسا تهدف مهمة Artemis المخططة إلى القمر إلى إنشاء معسكر قاعدة Artemis على سطح القمر قمري السطح والبوابة في قمري فلك. وهذا سيساعد بالتأكيد على إجراء دراسة أكثر تفصيلاً ومباشرة لل قمري الغلاف الجوي⁷.  

*** 

المراجع:  

1. ناسا 2013. هل هناك جو على القمر؟ متاح على الإنترنت على 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. اكتشاف الصوديوم وبخار البوتاسيوم في الغلاف الجوي للقمر. علم 5 أغسطس 1988 المجلد 241 ، العدد 4866 ، ص 675-680. DOI: https://doi.org/10.1126/science.241.4866.67 

3. Stern SA 1999. الغلاف الجوي القمري: التاريخ والوضع والمشاكل الحالية والسياق. تقييمات الجيوفيزياء. نُشر لأول مرة: 01 تشرين الثاني (نوفمبر) 1999. المجلد 37 ، العدد 4 تشرين الثاني (نوفمبر) 1999. الصفحات 453-491. DOI: https://doi.org/10.1029/1999RG900005 

4. Needham DH و Kringab DA 2017. أنتجت البراكين القمرية جوًا عابرًا حول القمر القديم. رسائل علوم الأرض والكواكب. المجلد 478 ، 15 نوفمبر 2017 ، الصفحات 175-178. DOI: https://doi.org/10.1016/j.epsl.2017.09.002  

5. Ambili KM و Choudhary RK 2021. نشأ التوزيع ثلاثي الأبعاد للأيونات والإلكترونات في الغلاف المتأين القمري من التفاعلات الكيميائية الضوئية. الإخطارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية ، المجلد 510 ، العدد 3 ، مارس 2022 ، الصفحات 3291-3300 ، DOI: https://doi.org/10.1093/mnras/stab3734  

6. تريباثي كر ، وآخرون 2022. A study on the characteristic features of the lunar ionosphere using dual frequency راديو science (DFRS) experiment onboard Chandrayaan-2 orbiter. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters, Volume 515, Issue 1, September 2022, Pages L61–L66, DOI: https://doi.org/10.1093/mnrasl/slac058  

7. ناسا 2022. مهمة أرتميس. متوفر عند https://www.nasa.gov/specials/artemis/ 

***