Планеты и спутники нашей системы постоянно подвергаются атаке частичками, высвобожденными Солнцем. На Земле это отражается лишь в формировании удивительных северных сияний, потому что все живые организмы находятся под защитой плотного атмосферного слоя и магнитного поля планеты. Но на Луне и Меркурии все по-другому: верхний слой породы постепенно разрушается.
Новые результаты от Венского технического университета показывают, что предыдущие модели этого процесса оказались неполными. Эффекты бомбардировки солнечным ветром в некоторых случаях гораздо более резкие, чем думали раньше. Эти выводы важны для миссии ЕКА BepiColombo – первая в Европе по исследованию Меркурия.
Экзосфера разрушенной породы
Солнечный ветер представлен заряженными частичками. В основном это ионы водорода и гелия, но и более тяжелые атомы, вроде железа, также играют важную роль. Эти частички попадают в поверхностные породы с ускорением в 400-800 км/с и удар может выталкивать атомы. Таким образом, вокруг Луны или Меркурия формируется тонкая атмосфера атомов, распыленных с поверхностных пород атакой солнечного ветра.
Исследователи заинтересованы в изучении такой экзосферы, так как ее состав позволяет вывести химические компоненты поверхности горной породы. Это намного легче, чем высаживать космический корабль на поверхность. В октябре 2018 года ЕКА планирует отправить зонд BepiColombo на Меркурий. Он должен добыть сведения о геологических и химических свойствах планеты из состава экзосферы.
Уровень влияния
Для изучения важно точно понимать, как именно солнечный ветер влияет на горные породы. Поэтому ученые проанализировали воздействие ионной бомбардировки на волластонит (лунный камень). Ранее полагали, что кинетическая энергия быстрых частиц прежде всего отвечает за распыление поверхности горных пород. Но это лишь часть правды.
Удалось показать, что именно высокий кинетический заряд играет главную роль. Именно поэтому частички могут нанести гораздо больший урон, чем думали раньше. При многократном заряде частицы переносят огромное количество энергии, которая мгновенно высвобождается в момент столкновения.
Протоны составляют наибольшую часть солнечного ветра, поэтому думали, что они оказывают самое сильное влияние на породы. Но главную роль играет гелий, потому что его можно зарядить дважды. Для исследования использовали высокоточные измерения, а сложные компьютерные симуляции провели в Венском научном скоплении VSC-3.