Jeszcze do niedawna powszechnie uważano, iż Księżyc praktycznie nie posiada atmosfery. Aktualnie stan naszej wiedzy, wzbogacanej co chwilę o nowe informacje, jest już jednak inny. Księżyc posiada ciekawą atmosferę z nietypowymi pierwiastkami, takimi jak sód czy potas, których próżno szukać w atmosferach Ziemi, Marsa czy Wenus.
Ludzie na Ziemi, na poziomie morze, oddychają w atmosferze, w której w jednym centymetrze sześciennym znajduje się 1018 cząstek. Dla porównania w jednym centymetrze sześciennym powietrza na Księżycu znajduje się 105 cząstek, co wydaje się wciąż niemałą ilością, jednak na Ziemi uznano by ten stan za całkiem dobrą próżnię. Gęstość księżycowej atmosfery przy powierzchni porównywalna jest do gęstości ziemskiej atmosfery na wysokości około 400 km, w obszarze gdzie porusza się Międzynarodowa Stacja Kosmiczna.
Skład księżycowej atmosfery zbadany został po raz pierwszy w dobrym stopniu w czasie załogowej misji Apollo 17. Za pomocą instrumentu LACE (Lunar Atmospheric Composition Experiment) wykryte zostały małe ilości atomów i cząsteczek, takich jak hel, argon, a prawdopodobnie także neon, amoniak, metan i dwutlenek węgla. Z kolei za pomocą ziemskich teleskopów wykryto pobudzone przez promieniowanie słoneczne atomy sodu i potasu. Lista składników księżycowej atmosfery wciąż jest jednak nie zamknięta.
{module[346]}
Jakie jest źródło gazów księżycowej atmosfery? Naukowcy uważają, że część zawartości atmosfery powstaje w skutek uderzeń w powierzchnię wysokoenergetycznych fotonów oraz cząstek słonecznego wiatru, co wybija zawarte w niej atomy. Innymi źródłami są chemiczne reakcje zachodzące pomiędzy wiatrem słonecznym i materiałem księżycowej powierzchni, odgazowywaniem materiałów na powierzchni oraz z wnętrza Księżyca. Pewna część atmosferycznych gazów pochodzi także z impaktów komet i meteoroidów o powierzchnię naszego satelity. Pomimo znanej listy potencjalnych źródeł naukowcy nie wiedzą na razie, który z procesów jest najbardziej znaczący dla składu atmosfery.
Kolejny element układanki dotyczącej atmosfery Księżyca pojawił się wraz z odkryciem pokładów lodu na biegunach przez satelity LCROSS (Lunar CRater Observation and Sensing Satellite) i LRO (Lunar Reconnaissance Orbiter) agencji NASA, oraz odkryciem istnienia cienkiej warstewki cząsteczek wody (w postaci grupy hydroksylowej -OH)w księżycowym regolicie przez indyjską sondę Chandrayaan X-ray Observatory. Na podstawie tych najświeższych odkryć badacze sugerują, iż księżycowa atmosfera może odgrywać kluczową rolę w procesie transportowania wody pomiędzy biegunami i rejonami na niższych szerokościach selenograficznych. Tym samym Księżyc może być nie tylko bardziej wilgotny, ale także bardziej dynamiczny niż sądziliśmy do tej pory.
Warto podkreślić kluczową różnicę jaka występuje (oczywiście poza gęstością) pomiędzy atmosferą księżycową a ziemską – jest to sposób poruszania się cząsteczek w tych ośrodkach. Na Ziemi w dolnych warstwach atmosfery ruch cząstek zdominowany jest przez kolizje, które pomiędzy nimi występują. Natomiast na Księżycu atmosfera jest tak rzadka, iż atomy i cząsteczki prawie nigdy się nie zderzają. Oznacza to poruszanie się tych cząstek w kierunkach zgodnych z wektorem działającej siły pierwotnej (wymienione powyżej źródła gazów atmosferycznych). Dodatkowo duży wpływ wywiera także księżycowa grawitacja.
{module[346]}
Taki rodzaj rozrzedzonej atmosfery, w której nie zachodzą zderzenia pojedynczych cząstek i która rozpościera się od powierzchni ku przestrzeni kosmicznej, nazywana jest technicznie „powierzchniową egzosferą”. Naukowcy uważają, że taka atmosfera może być najbardziej popularnym typem w Układzie Słonecznym i może ona występować także na Merkurym, największych asteroidach, księżycach planet gazowych, a nawet odległych obiektach za orbitą Neptuna, należących do pasa Kuipera.
Pomimo prawdopodobnie bardzo powszechnego charakteru tego typu atmosfery, wciąż niewiele wiemy na jej temat. Posiadanie powierzchniowej egzosfery na Księżycu jest jednak bardzo sprzyjającą sytuacją w prowadzeniu badań, które już niedługo zacznie wykonywać przygotowywana aktualnie do startu amerykańska sonda LADEE (Lunar Atmosphere and Dust Environment Exporer). W obliczu co raz większego zainteresowania Księżycem przez różne nacje, dokładne zbadanie charakterystyki jego atmosfery może się okazać niezwykle istotne w celu jej ochrony przed wpływem poruszających się w niej statków kosmicznych.
(NASA)
