Neon a Hold „légkörében”
(Rovat: A Holdnál - 2015.09.30 07:15.)

A tudósok már évtizedek óta sejtették, hogy a Hold inkább exoszférának nevezhető, ritka légkörében neon is előfordulhat, ám ezt a feltevést először csak a NASA LADEE űrszondájának méréseivel sikerült igazolni.

Az intenzív fénye miatt a fényreklámokból ismert nemesgáz jelenlétét az Apollo program óta gyanították, ám megfelelő eszközök híján ezt nem tudták bizonyítani. Most azonban egyúttal azt is kimutatták, hogy a neon viszonylag gyakori a Hold környezetében. A méréseket a NASA LADEE (Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer) űrszondájának semleges gáz tömegspektrométerével (NMS, Neutral Mass Spectrometer) végezték. A NASA Goddard Űrközpont (Greenbelt, Maryland) és a Marylandi Egyetem kutatói eredményeiket idén publikálták a Geophysical Research Letters című folyóiratban.

Fantáziarajz a Hold körül keringő LADEE űrszondáról. (Kép: NASA Ames / Dana Berry)

A 2013 szeptemberében indított LADEE október 6-án kezdett keringeni a Hold körül, majd november 10-étől hajtotta végre tudományos programját. 2014. márciusban az eredetileg 100 napos tudományos programot még egy hónappal megtoldották. A stabil, alacsony keringési pálya tartásához, a pályamódosító manőverekhez szükséges üzemanyag kifogyása után 2014. április 18-án irányított módon a Hold felszínébe csapódott.

Itt ért véget a LADEE küldetése: a Hold körül keringő Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) lefényképezte a Hold túlsó oldalán azt a helyet a Sundman–V kráter keleti peremén, ahol a LADEE becsapódott a felszínbe. (Kép: NASA / GSFC / Arizona State University)

A sűrű légkörök – mint amilyen a Földé – viselkedését az atomok és molekulák közötti ütközések határozzák meg. A Hold „légköre” azonban 100 billiószor ritkább, mint a Földé a tengerszinten, valójában a földi exoszférának felel meg, olyan ritkán ütköznek benne egymással a részecskék. A holdi légkör olyan ritka, hogy a rakéták hajtóműveiből kiáramló gázok számottevő változást idéznek elő benne. A kutatók rámutatnak, hogy a holdi atmoszférát addig kell alapos vizsgálat alá vetni, amíg az emberi tevékenység nem okoz jelentős változásokat.

A Hold exoszférájának fő forrása a döntően hidrogénből és héliumból álló napszél, amelyben azonban nyomokban más kémiai elemek, például a neon is előfordulnak. A napszél részecskéi a Hold felszínébe csapódnak, azonban csak a hélium, a neon és az argon elég illékonyak ahhoz, hogy visszakerüljenek a világűrbe, a többi elem meghatározatlanul hosszú ideig a Hold felszínén marad.

A LADEE NMS műszere igazolta, hogy a Hold légkörét legnagyobb részben hélium, neon és argon alkotja. Relatív gyakoriságuk a napszaktól függ, az argon helyi idő szerinti napkeltekor, a neon hajnali 4 órakor, a hélium pedig hajnali 1 órakor a leggyakoribb összetevő. A következtetéseket a műszerrel hét hónapon keresztül végzett mérésekből vonták le. Bár a holdi exoszféra fő forrása a napszél, a kutatók azt is kimutatták, hogy a gáz egy része a holdkőzetekből érkezik. Az argon–40 például a természetben előforduló, és az összes Föld típusú bolygó kőzeteiben megtalálható kálium–40 bomlásterméke. Megállapították, hogy az argon–40 koncentrációja a Hold felszínének bizonyos területei, például az Esők tengere (Mare Imbrium) és a Viharok óceánja (Oceanus Procellarum) fölött a legnagyobb. Nem véletlen, hogy a Hold kőzeteiben éppen ezeken a területeken a legnagyobb a kálium–40 koncentrációja.

A Hold exoszférájában előforduló nemesgázok, a hélium, a neon és az argon koncentrációja eltérő helyi időkor maximális. (Kép: NASA)

Meglepő felfedezés, hogy a Hold exoszférájában az argon mennyisége időben nem maradt állandó. A LADEE küldetésének időtartama alatt mennyisége előbb mintegy 25%-kal megnőtt, majd ugyanennyivel csökkent. A kutatók szerint elképzelhető, hogy az ingadozást az árapályerők okozhatják. Az NMS azt is kimutatta, hogy a Hold exoszférájában található hélium mintegy 20%-a magából a Holdból ered, valószínűleg a holdkőzetekben ugyancsak előforduló radioaktív tórium és urán bomlástermékeként keletkezik – méghozzá átlagosan hét liter normál állapotú hélium áramlik ki másodpercenként a kőzetekből.