Sitne čestice iz Zemljine atmosfere mogle su se kroz milijarde godina taložiti u mjesečevu tlu i stvoriti potencijalan izvor tvari važnih za život i rad budućih astronauta. No tek su nedavna istraživanja počela razjašnjavati kako te čestice uopće stižu od Zemlje do Mjeseca i koliko dugo taj proces traje. Novo istraživanje upućuje na to da Zemljino magnetsko polje možda ne sprječava bijeg atmosferskih čestica u svemir, nego ih može i usmjeravati, kada ih nosi Sunčev vjetar. Budući da Zemljino magnetsko polje postoji milijardama godina, prijenos se mogao odvijati postupno, ali postojano, tijekom iznimno dugih razdoblja.
“Spajanjem podataka o česticama sačuvanima u mjesečevu tlu s računalnim modeliranjem interakcije Sunčeva vjetra sa Zemljinom atmosferom možemo pratiti povijest Zemljine atmosfere i njezina magnetskog polja”, izjavio je Eric Blackman, profesor na Odsjeku za fiziku i astronomiju te znanstvenik u Laboratoriju za lasersku energetiku (LLE) Sveučilišta Rochester.
Rezultati upućuju na to da mjesečevo tlo možda ne čuva samo dugoročni zapis o Zemljinoj atmosferi, nego bi moglo imati i veću praktičnu vrijednost nego što se dosad pretpostavljalo, posebno za buduće istraživače koji će živjeti i raditi na Mjesecu.
Tragovi u uzorcima iz programa Apollo
Uzorci tla koje su misije Apollo donijele na Zemlju tijekom 1970-ih dali su znanstvenicima važne tragove. Analize tih uzoraka pokazale su da mjesečeva prašnjava površina, takozvani regolit, sadrži hlapljive tvari poput vode, ugljikova dioksida, helija, argona i dušika. Dio tih hlapljivih sastojaka potječe od stalnog toka nabijenih čestica sa Sunca, poznatog kao Sunčev vjetar. No količine, osobito dušika, previsoke su da bi se mogle objasniti samo doprinosom Sunčeva vjetra.
Godine 2005. tim predvođen istraživačima sa Sveučilišta u Tokiju predložio je da dio hlapljivih tvari potječe iz Zemljine atmosfere. Prema njihovu tumačenju, to bi bilo moguće jedino u razdoblju prije nego što je Zemlja razvila magnetsko polje, jer su pretpostavili da bi magnetsko polje spriječilo atmosferskim česticama da pobjegnu u svemir.
Istraživači sa Sveučilišta Rochester, međutim, zaključuju da mehanizam može funkcionirati drukčije.
Tim sa Sveučilišta Rochester, u kojem su Shubhonkar Paramanick, poslijediplomski student na Odsjeku za fiziku i astronomiju i Horton Fellow u LLE-u, John Tarduno, William R. Kenan, Jr. profesor na Odsjeku za znanosti o Zemlji i okolišu, te Jonathan Carroll-Nellenback, računalni znanstvenik u Centru za integrirana istraživanja računalstva i docent na Odsjeku za fiziku i astronomiju, upotrijebio je napredne računalne simulacije kako bi modelirao kako i kada je regolit mogao steći elemente pronađene u uzorcima Apolla.
Istraživači su testirali dva scenarija. Jedan je prikazivao “ranu Zemlju” bez magnetskog polja i uz snažniji Sunčev vjetar. Drugi je prikazivao “modernu Zemlju” sa snažnim magnetskim poljem i slabijim Sunčevim vjetrom. Simulacije su pokazale da prijenos čestica najbolje funkcionira u scenariju moderne Zemlje.
U tom slučaju Sunčev vjetar iz atmosfere izbacuje nabijene čestice, a Zemljino magnetsko polje ih potom usmjerava duž svojih silnica. Dio tih silnica proteže se dovoljno daleko u svemir da doseže Mjesec. Tijekom milijardi godina takav učinak usmjeravanja omogućio je da se sićušne količine Zemljine atmosfere talože na mjesečevoj površini.
Mjesečevo tlo kao arhiv i resurs
Dugotrajan prijenos čestica znači da bi Mjesec mogao čuvati kemijski zapis Zemljine atmosfere. Proučavanje mjesečeva tla stoga bi znanstvenicima moglo otvoriti rijedak uvid u to kako su se Zemljina klima, oceani, pa čak i život razvijali kroz milijarde godina.
Stalan i dugotrajan prijenos također upućuje na to da mjesečevo tlo sadrži više hlapljivih tvari nego što se ranije mislilo. Elementi poput vode i dušika mogli bi poduprijeti dugotrajniju ljudsku prisutnost na Mjesecu, smanjiti potrebu za dopremom zaliha sa Zemlje i učiniti mjesečeva istraživanja izvedivijima.
“Naša studija može imati i šire implikacije za razumijevanje ranog gubitka atmosfere na planetima poput Marsa, koji danas nema globalno magnetsko polje, ali ga je u prošlosti imao slično Zemljinu, uz vjerojatno gušću atmosferu”, rekao je Paramanick. “Usporednim proučavanjem planetarne evolucije i gubitka atmosfere kroz različita razdoblja možemo bolje razumjeti kako ti procesi oblikuju nastanjivost planeta.
Ivan je novinar i autor koji piše o znanosti, svemiru i povijesti. Gostuje kao stručni sugovornik na Science Discovery i History Channelu te piše za Večernji list. Osnivač je Kozmos.hr, prvog hrvatskog portala posvećenog popularizaciji znanosti.
