Лунный грунт может содержать следы атмосферы Земли

Работа ученых из Университета Рочестера, опубликованная в журнале Communications Earth & Environment, посвящена странному факту, давно известному по образцам лунного грунта. В реголите, который астронавты миссий Apollo привезли на Землю еще в 1970-х, нашли летучие вещества — воду, углекислый газ, азот, гелий, аргон. Часть из них легко объясняется солнечным ветром, но концентрации азота оказались слишком высокими. Откуда он взялся — долго оставалось вопросом.

Еще в 2005 году японские исследователи предположили, что часть этих веществ могла прийти с Земли. Правда, тогда считалось, что это было возможно только в очень раннюю эпоху, до формирования устойчивого магнитного поля, которое препятствует утечке атмосферных частиц в космос.

Новая работа показала, что все может быть наоборот. Ученые смоделировали, как солнечный ветер взаимодействует с атмосферой Земли в двух сценариях: у «ранней Земли» без магнитного поля и у современной — с развитой магнитосферой. Оказалось, что перенос частиц к Луне эффективнее именно во втором случае.

Механизм выглядит так: солнечный ветер выбивает заряженные частицы из верхних слоев земной атмосферы, после чего магнитное поле направляет их вдоль своих линий. Некоторые из этих линий тянутся достаточно далеко, чтобы достигать орбиты Луны. В результате крошечные порции земной атмосферы оседали на лунной поверхности на протяжении миллиардов лет.

Это означает сразу две вещи. Во-первых, лунный грунт может хранить своего рода «архив» земной атмосферы — информацию о том, как она менялась со временем. По таким следам можно косвенно судить об эволюции климата, океанов и даже условий для возникновения жизни на Земле.

Во-вторых, Луна может содержать больше полезных летучих веществ, чем считалось ранее. Азот и вода — ключевые ресурсы для будущих лунных баз. Если действительно удастся добывать их прямо из реголита, лунные базы будут меньше зависеть от поставок с Земли, а длительное присутствие человека на Луне станет проще.

Похожие процессы могли происходить и на других планетах — например, на Марсе, у которого когда-то были магнитное поле и более плотная атмосфера. 

Визуализация Shubhonkar Paramanick/University of Rochester illustration