Un nou studiu arată că Pământul își „pierde” constant o parte din atmosferă către Lună, particule de oxigen și azot fiind transportate de vântul solar și depuse în solul lunar de miliarde de ani, într-un proces care continuă și astăzi, potrivit CNN.
Particule din atmosfera Pământului au fost transportate în spațiu de vântul solar și au ajuns pe Lună timp de miliarde de ani, unde s-au amestecat cu solul lunar.
Cercetarea aduce o perspectivă nouă asupra unui mister vechi de peste jumătate de secol, de când misiunile Apollo au adus pe Pământ mostre de sol lunar ce conțineau urme de substanțe precum apa, dioxidul de carbon, heliul și azotul, încorporate în regolit – stratul prăfos de la suprafața Lunii.
Studiile timpurii au presupus că Soarele era sursa acestor substanțe. Însă, în 2005, cercetători de la Universitatea din Tokyo au sugerat că ele ar fi putut proveni și din atmosfera Pământului timpuriu, înainte ca planeta să-și dezvolte câmpul magnetic, în urmă cu aproximativ 3,7 miliarde de ani. Autorii au bănuit că, odată format, câmpul magnetic ar fi oprit acest transfer, prin captarea particulelor și împiedicarea sau îngreunarea scăpării lor în spațiu.
Noul studiu răstoarnă însă această ipoteză, sugerând că, în loc să blocheze transferul particulelor atmosferice către Lună, câmpul magnetic al Pământului l-ar fi facilitat – un proces care continuă și în prezent.
„Asta înseamnă că Pământul a furnizat gaze volatile, precum oxigenul și azotul, solului lunar pe tot parcursul acestui timp”, a declarat Eric Blackman, coautor al studiului și profesor în cadrul Departamentului de Fizică și Astronomie al Universității din Rochester, New York.
„Mult timp s-a crezut că Luna s-a format inițial în urma impactului unui asteroid cu proto-Pământul, moment în care a existat un amestec inițial de astfel de substanțe volatile de la Pământ către Lună. Rezultatele noastre arată că acest schimb de materiale volatile continuă chiar și după miliarde de ani.”
Prezența unor elemente utile, precum oxigenul și hidrogenul, pe suprafața Lunii ar putea fi extrem de importantă pentru explorarea lunară.
„Misiunile lunare și, eventual, coloniile care ar putea apărea într-o zi ar avea nevoie de resurse autosustenabile, care să nu fie transportate de pe Pământ”, a explicat Blackman.
„De exemplu, s-a studiat cum ar putea fi procesată apa din regolitul lunar pentru a extrage hidrogen și oxigen necesare producerii de combustibil. Există și studii despre combustibili pe bază de amoniac, care ar putea valorifica azotul transportat pe Lună de vântul solar. Acest material adus de vântul solar ajunge în sol și devine parte din resursele locale pe care astfel de inovații le-ar putea exploata.”
O arhivă chimică valoroasă
Pentru acest studiu, cercetătorii au folosit simulări pe calculator și au testat două scenarii.
Primul presupunea un vânt solar puternic și absența câmpului magnetic al Pământului.
Al doilea includea un vânt solar mai slab și un câmp magnetic puternic în jurul Pământului.
Aceste scenarii corespund aproximativ stării Pământului din trecutul îndepărtat și celei actuale. Surprinzător, scenariul corespunzător Pământului modern s-a dovedit cel mai eficient în transferul fragmentelor din atmosfera terestră către Lună.
Apoi, cercetătorii au comparat rezultatele cu date obținute din analizele solului lunar realizate în studii anterioare.
„Am folosit mostrele lunare aduse pe Pământ de misiunile Apollo 14 și Apollo 17 pentru a valida rezultatele noastre”, a spus Shubhonkar Paramanick, doctorand la Universitatea din Rochester și autor principal al studiului, publicat în decembrie în revista Nature Communications Earth & Environment.
„Avem vântul solar care interacționează cu atmosfera Pământului, iar atmosfera terestră care se scurge în spațiu. Am încercat să determinăm care este proporția acestui amestec și să distingem ce particule sunt de origine solară și care sunt de origine terestră.”
Câmpul magnetic al Pământului este generat de curenți electrici produși de mișcarea fierului și nichelului topit din nucleul exterior lichid al planetei. El se extinde mult în spațiu, formând un scut care deviază o mare parte din vântul solar, care altfel ar eroda atmosfera.
Atunci când câmpul magnetic interacționează cu vântul solar, se formează magnetosfera – o structură asemănătoare unei comete, cu un „nas” comprimat și o „coadă” lungă. Când particulele vântului solar sunt canalizate de-a lungul liniilor magnetice în apropierea polilor, apar aurorele polare.
Forma magnetosferei explică de ce vântul solar poate smulge o parte din particulele atmosferei Pământului și le poate ghida spre spațiu. De asemenea, aceasta permite ca o proporție mai mare din atmosfera terestră să ajungă pe Lună decât în cazul unui Pământ fără câmp magnetic, a explicat Blackman.
„Câmpul magnetic nu este pur și simplu protector din două motive: el exercită o anumită presiune, care umflă puțin atmosfera Pământului, oferind vântului solar un acces mai mare la aceasta. Iar atunci când Luna se află în faza de Lună plină, ea intră într-o regiune numită ‘coada magnetică’ (magnetotail), unde câmpul magnetic deschide un canal ce permite materialului din atmosferă să ajungă pe o traiectorie mai directă către Lună.”
Luna traversează această „coadă magnetică” câteva zile în fiecare lună, iar particulele ajung pe suprafața ei și se încorporează în sol, deoarece Luna nu are o atmosferă care să le blocheze.
Înțelegerea istoriei acestei interacțiuni dintre Pământ și Lună este importantă, deoarece oferă o arhivă chimică valoroasă: solul lunar ar putea păstra informații despre atmosfera veche a Pământului. Compoziția atmosferei este legată direct de evoluția vieții de-a lungul istoriei planetei.
O nouă perspectivă
Kentaro Terada, profesor de cosmochimie izotopică și geochimie la Universitatea Osaka din Japonia, a spus că este încântat să vadă că observațiile sale au fost confirmate teoretic. Terada a condus un studiu din 2017 care a arătat cum vântul solar și câmpul magnetic al Pământului au transportat oxigen către Lună, dar nu a fost implicat în această nouă cercetare.
„De mult timp se știe că Pământul și Luna au evoluat fizic împreună de la formarea lor”, a spus el într-un e-mail. „Descoperirea meteoriților lunari și observarea fluxurilor de particule de pe Pământ transportate de vântul solar dezvăluie o nouă perspectivă: cele două corpuri s-au influențat reciproc și din punct de vedere chimic – un adevărat schimb de materiale.”
El a adăugat că studiul este „extrem de interesant prin discuția sa cuprinzătoare despre istoria Pământului”.
Comentează