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؟  

لا يتمتع القمر بغلاف جوي كما نشاهده على الأرض. مجال جاذبيتها أضعف من مجال جاذبيتها للأرض؛ في حين أن سرعة الإفلات على سطح الأرض تبلغ حوالي 11.2 كم/ثانية (مع تجاهل مقاومة الهواء)، فإنها على سطح القمر تبلغ 2.4 كم/ثانية فقط، وهي أقل بكثير من سرعة جذر متوسط ​​مربع (RMS) لجزيئات الهيدروجين على القمر. ونتيجة لذلك، تهرب معظم جزيئات الهيدروجين إلى الفضاء والقمر غير قادر على الاحتفاظ بأي طبقة كبيرة من الغازات حوله. ومع ذلك، هذا لا يعني أن القمر ليس له غلاف جوي على الإطلاق. يمتلك القمر غلافًا جويًا ولكنه رقيق جدًا بحيث تسود حالة شبه فراغية على سطح القمر. الغلاف الجوي للقمر رقيق للغاية: حوالي 10 تريليون مرة أرق من الغلاف الجوي للأرض. تتساوى كثافة الغلاف الجوي للقمر مع كثافة الأطراف الخارجية للغلاف الجوي للأرض¹. في هذا السياق ، يجادل الكثيرون بأن القمر ليس له غلاف جوي.  

إنّ كافة أنواع عهود الـ 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. دراسة عن السمات المميزة للأيونوسفير القمري باستخدام التردد المزدوج راديو تجربة علمية (DFRS) على متن المركبة المدارية Chandrayaan-2. الإشعارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية: الرسائل، المجلد 515، العدد 1، سبتمبر 2022، الصفحات من L61 إلى L66، DOI: https://doi.org/10.1093/mnrasl/slac058  

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

***