Планети та супутники планет Сонячної системи постійно бомбардують частинки, що йдуть від Сонця. На Землю це майже не впливає, крім появи захопливих полярних сяйв, бо щільна атмосфера та магнітне поле Землі захищають нас від частинок сонячного вітру. Але на Місяці, або на Меркурії, ситуація інша: там найвищий шар породи під впливом сонячних частинок поступово зменшується.
Нові результати, отримані дослідниками Віденського технологічного університету (Vienna University of Technology, TU Wien) показують, що попередні моделі процесу взаємодії сонячних частинок з поверхнями планет неповні. Ефекти від «бомбардування» сонячним вітром в деяких випадках набагато сильніші, ніж досі вважали науковці. Ці висновки важливі для місії Європейського космічного агентства (ЄКА) BepiColombo, першої місії Європи до Меркурія. Результати дослідження оприлюднив журнал з питань планетології Icarus.
Частинки від Сонця постійно потрапляють на поверхню Меркурія. Фото з сайту www.sciencedaily.com.
«Сонячний вітер складається із заряджених часток — головно водню і гелію, але важкі атоми, аж до заліза, також відіграють певну роль», — пояснює професор Фрідріх Аумайр (Friedrich Aumayr) з Інституту прикладної фізики TU Wien. Ці частинки потрапляють у поверхневу породу зі швидкістю від 400 до 800 км/сек, і удар може спричинити появу великої кількості інших атомів. Вони можуть піднятися вище в шарі породи і, зрештою, вивільнитися на поверхню, створюючи екзосферу навколо Місяця або Меркурія — надзвичайно тонку атмосферу з атомів, вивільнених з поверхневої породи під час бомбардування її сонячним вітром.
Ця екзосфера дуже цікава для космічних досліджень, адже її склад дозволяє науковцям виявляти хімічний склад твердої поверхні небесного тіла. Значно простіше виконати аналіз екзосфери, ніж посадити космічний зонд на поверхню небесного об’єкта. У жовтні 2018 року ЄКА відправить зонд BepiColombo до Меркурія з метою отримати інформацію про геологічні та хімічні властивості планети за складом її екзосфери.
Проте це вимагає чіткого розуміння впливу сонячного вітру на тверді поверхні, й саме в цьому існують суттєві прогалини в знаннях. Тому науковці TU Wien досліджували вплив іонного бомбардування на волластоніт, характерний для місячної поверхні. «Досі вважали, що кінетична енергія швидких часток головно спричиняє атомізацію твердої поверхні», — сказав Пауль Сабо (Paul Szabo), аспірант Фрідріха Аумайра та перший автор статті в журналі Icarus. «Але це лише половина правди: ми змогли показати, що вирішальну роль відіграє високий електричний заряд частинок. Він є причиною того, що частинки на поверхні можуть зробити набагато більші ушкодження, ніж вважали раніше».
Коли частки сонячного вітру електрично заряджені, тобто коли вони не мають кількох електронів, вони несуть велику кількість енергії, що вивільняється як спалах при ударі частинки об поверхню. «Якщо цього не враховувати, вплив сонячного вітру на різні породи буде оцінено неправильно», — зазначив Пауль Сабо. Тому неможливо за складом екзосфери робити точні висновки про поверхневі породи, маючи неправильну модель взаємодії сонячного вітру та речовини поверхні небесного тіла.
Протони — найбільша складова сонячного вітру, і тому вважали, що вони найбільше впливають на тверду поверхню. Але, як з’ясувалося, гелій насправді відіграє головну роль, бо, на відміну від протонів, він може бути зарядженим вдвічі позитивно. Не можна нехтувати й внеском більш важких іонів з ще більшим електричним зарядом.
Досягнення цих результатів вимагало співпраці різних дослідницьких груп: Високоточні вимірювання проводились з допомогою спеціально розробленого приладу в Інституті прикладної фізики. У віденському науковому кластері VSC-3 виконано комплексне комп’ютерне моделювання з допомогою програм, розроблених для вивчення ядерного синтезу, для того, щоб мати змогу правильно інтерпретувати результати. Важливий внесок зробив також Центр аналітичних приладів та Інститут хімічних технологій і аналітики Віденського технологічного університету.
За інф. з сайту www.sciencedaily.com
