Un nou studiu științific a arătat că câmpul magnetic al Pământului nu a împiedicat ieșirea particulelor atmosferice, ci, dimpotrivă, a permis oxigenului, azotului și altor gaze să se deplaseze către satelit și să rămână în solul său atmosferic.
Cuprins
Timp de mai bine de jumătate de secol, probele de rocă lunară aduse de NASA în cadrul misiunilor „Apollo” au păstrat în ele o enigmă nerezolvată.
În praful cenușiu al regolitei au fost descoperite urme de apă, dioxid de carbon, heliu și azot — substanțe neașteptate pentru un corp care nu are atmosferă și nu manifestă o activitate geologică semnificativă.
Timp de decenii, explicația dominantă a fost considerată Soarele, al cărui flux de particule încărcate părea cea mai logică sursă. Cu toate acestea, noi cercetări științifice au propus o schimbare radicală: o parte semnificativă din această substanță nu provine de la Soare, ci de la Pământ.
Într-un nou studiu, publicat în revista științifică Nature Communications Earth & Environment , se afirmă că atmosfera Pământului a alimentat constant solul lunar de-a lungul a miliarde de ani.
Câmpul magnetic al planetei, care nu este doar un scut protector, a jucat un rol activ în acest schimb.
Rezultatele obținute au infirmat o ipoteză veche și au propus o nouă interpretare a interacțiunilor fizice și chimice dintre Pământ și satelitul său natural.
Puntea magnetică între două lumi
Ideea că atmosfera Pământului se poate evapora în spațiu nu este nouă. Cercetări anterioare au arătat că, în primele etape ale istoriei planetei, înainte de formarea unui câmp magnetic stabil, vântul solar smulgea particule gazoase și le împrăștia în întreaga sistem solar învecinat.
Conform acestui punct de vedere, după formarea scutului magnetic în urmă cu aproximativ 3,7 miliarde de ani, acest proces s-a oprit aproape complet.
O nouă lucrare științifică a contestat această limitare temporală. Folosind simulări pe computer, echipa a comparat două scenarii extreme: Pământul timpuriu, fără câmp magnetic și sub influența vântului solar intens, și Pământul modern, cu un câmp magnetic puternic și un vânt solar mai moderat.
Rezultatul i-a surprins chiar și pe cercetători. Scenariul modern s-a dovedit a fi mai eficient pentru transferul particulelor atmosferice către Lună.
„Aceasta înseamnă că Pământul a furnizat tot acest timp gaze volatile, precum oxigenul și azotul, pe suprafața Lunii”, a explicat Eric Blackman, coautor al studiului și profesor de fizică și astronomie la Universitatea din Rochester, SUA.
Cheia pentru înțelegerea acestui mecanism se afla în magnetosfera — structura formată prin interacțiunea vântului solar cu câmpul magnetic al Pământului .
Această regiune are o formă alungită, asemănătoare unei comete, cu o coadă lungă care se întinde de la Soare. În timpul lunii pline, orbita lunară trece prin această coadă magnetică timp de câteva zile.
În acest moment se deschide un canal natural, care permite particulelor din atmosfera terestră să iasă în exterior și să se deplaseze pe o traiectorie directă către suprafața lunară.
Deoarece Luna nu are o atmosferă proprie, ea nu blochează materialul care ajunge la ea. Particulele pătrund în regolit, unde sunt păstrate sub formă de arhivă chimică de lungă durată.
Pentru a verifica modelul, cercetătorii au comparat simulările lor cu datele reale obținute în urma analizei probelor colectate în timpul misiunilor Apollo 14 și Apollo 17.
„Pentru a confirma rezultatele noastre, am folosit probe de rocă lunară aduse pe Pământ de misiunile Apollo 14 și Apollo 17”, a declarat Shubhankar Paramanyuk, autorul principal al studiului și doctorand la catedra de fizică și astronomie a Universității din Rochester.
Analiza a permis determinarea părții de material care are origine solară și a părții care are origine terestră. „Vântul solar ajunge în atmosfera Pământului și apoi se disipă. Prin urmare, am încercat să determinăm care va fi raportul dintre componentele acestui amestec sau să distingem care particule au origine solară și care au origine terestră”, – a adăugat Paramanyk.
Arhiva chimică a trecutului și resursa pentru viitor
Pe lângă dezlegarea misterului istoric, această descoperire a deschis două direcții de cercetare interconectate. Prima este legată de trecutul îndepărtat al Pământului . Compoziția atmosferei nu a fost întotdeauna aceeași, iar evoluția ei a fost strâns legată de apariția și dezvoltarea vieții. Solul lunar, păstrând particule din atmosfera diferitelor epoci, ar putea servi ca o dovadă alternativă a acestei istorii pierdute.
Înțelegerea acestui schimb s-a dovedit decisivă pentru reconstruirea modului în care oxigenul, azotul și alte gaze s-au schimbat de-a lungul timpului. Potrivit lui Blackman, atmosfera reflecta condițiile biologice ale planetei în fiecare etapă. Prin urmare, studierea regolatului lunar este similară cu studierea unei capsule a timpului care păstrează indicii despre evoluția Pământului.
A doua linie de impact indică viitorul explorării spațiului. Prezența oxigenului, hidrogenului și azotului pe suprafața lunară a stârnit un interes crescând în contextul misiunilor pilotate și al planurilor de creare a unor așezări permanente.
„Misiunile lunare și, în cele din urmă, coloniile lunare care ar putea apărea într-o zi vor trebui, cel mai probabil, să dispună de resurse autonome, care nu vor trebui transportate de pe Pământ”, a spus Blackman.
O serie de studii au evaluat posibilitatea prelucrării regolitului lunar pentru extragerea apei și descompunerea acesteia în hidrogen și oxigen — componente necesare atât pentru respirație, cât și pentru producerea de combustibil. De asemenea, au avansat cercetările în domeniul combustibilului amoniacal, care va utiliza azotul depus pe Lună.
Studiul rocilor infirmă ideea că câmpul magnetic a blocat ieșirea aerului din atmosferă și arată că acesta a contribuit în mod continuu la acest proces până în prezent.
Astfel, procesul natural determinat de vântul solar și câmpul magnetic al Pământului s-a transformat într-un potențial avantaj strategic pentru explorarea spațiului de către om.
Lucrarea a primit, de asemenea, sprijinul unor oameni de știință care nu au participat la cercetare. Kentaro Terada , profesor de cosmochimie izotopică și geochimie la Universitatea din Osaka, a salutat faptul că observațiile anterioare au găsit acum o bază teoretică solidă. Terada a condus studiul din 2017, care a demonstrat transferul de oxigen de la Pământ la Lună prin vântul solar.
„Se știe de mult timp că Pământul și Luna au evoluat fizic împreună de la momentul formării lor”, a declarat el.
Pe baza acestor rezultate, această coevoluție a căpătat o dimensiune chimică: „Ambele corpuri s-au influențat reciproc și din punct de vedere chimic, într-un fel de schimb de materiale”, a explicat el, caracterizând articolul ca fiind „extrem de interesant datorită analizei exhaustive a istoriei Pământului”.
Simeon Barber , șeful proiectului de cercetare la Universitatea Deschisă din Marea Britanie, a subliniat, de asemenea, relevanța acestei cercetări.
El a menționat că Luna conține informații fundamentale despre istoria și evoluția Pământului, iar această lucrare a confirmat această ipoteză cu date cantitative și modele comparative. În plus, el a considerat că momentul descoperirii a fost oportun, deoarece noile misiuni au extins accesul la materialul lunar.
Misiunea chineză Chang’e-5 a colectat probe de sol lunar tânăr în 2020, iar Chang’e-6 a livrat primele probe de pe partea îndepărtată a Lunii în 2024. Acest material nou va permite oamenilor de știință să verifice modelele propuse și să măsoare mai precis distribuția elementelor volatile în diferite regiuni și grupe de vârstă ale regolitei.
Cercetarea a furnizat, de asemenea, informații cheie pentru viitoarele misiuni robotizate, capabile să măsoare la fața locului compușii prezenți pe suprafața Lunii.
Fiecare aterizare și fiecare operațiune de forare pot fi acum privite într-o nouă lumină : nu numai ca o cercetare a Lunii, ci și ca o continuare a studiului Pământului însuși.
Satelitul nu este deloc un obiect pasiv, ci apare ca un partener tăcut, care a primit, a păstrat și a transmis informații despre planeta care l-a însoțit timp de peste patru miliarde de ani.
Luna nu numai că s-a rotit în jurul Pământului, ci a absorbit și o parte din istoria acestuia, moleculă cu moleculă, într-un schimb invizibil, care abia acum începe să fie înțeles.
