Пару дней назад один из читателей прислал на мой адрес электронной почты следующий вопрос:
Здравствуйте. Расскажите пожалуйста, почему на Плутоне есть атмосфера, пусть и сильно разряженная, а на Луне, которая в шесть раз больше, ее нет.
Давайте разбираться. Действительно у Плутона есть очень разреженная, но все же какая-никакая атмосфера. Давление на поверхности Плутона составляет примерно 1 Па. Для сравнения атмосферное давление на Земле при нормальных условиях составляет 101325 Па. Вообще технически у Луны есть атмосфера, но она в миллионы раз более разрежена, чем даже атмосфера Плутона. Давление на поверхности Луны составляет 0.00000001 Па.
Есть несколько причин, по которым у Луны нет атмосферы.
Близость к Солнцу
У Луны нет магнитного поля. Кроме того у Луны довольно слабая гравитация. Частицы солнечного ветра уносят частицы газа в космос, во-первых потому, что нет магнитного поля, которое могло бы защитить атмосферу Луны, а во-вторых потому что притяжение Луны слабое и частицам газа легко его преодолеть. Поэтому Луна не может удержать сколько-нибудь плотную атмосферу.
Более крупные планеты, такие как Венера и Земля удерживают атмосферу во-первых благодаря более сильной гравитации, а во-вторых благодаря наличию магнитного поля (у Венеры нет собственного магнитного поля, зато есть индуцированное). Марс также сохранил остатки атмосферы благодаря своей гораздо большей массе.
Плутон тоже не имеет магнитного поля, но находится в 30 раз дальше от Солнца и получает в 900 раз меньше солнечного ветра чем Луна. Поэтому ему и удаётся сохранять очень слабую атмосферу.
Низкая скорость убегания
Как уже было отмечено выше, у Луны слабая гравитация. Поэтому скорость убегания (вторая космическая скорость) Луны гораздо ниже, чем для Земли. Например у поверхности Земли эта скорость составляет 11.2 км/с, а у поверхности Луны — 2.37 км/c.
Это означает, что любая частица движущаяся со скоростью 2.37 км/с (или быстрее) неизбежно покинет Луну и улетит в космос. С помощью распределения Максвелла е сложно посчитать средние скорости движения молекул для большинства газов.
Большинство лёгких газов, таких как водород и гелий вполне могут достичь скорости убегания и покинуть Луну даже без помощи солнечного ветра. Так, например, средняя скорость молекул водорода при комнатной температуре составляет почти 2 км/c.
Нет источников пополнения
Другой причиной почему атмосферы у Луны нет, является то, что на Луне нет тектонической и вулканической активности. Так как нет тектоники плит и активных вулканов, то атмосфера не пополняется выбросами вулканических газов. Т.е. атмосфера Луны не пополняется новыми газами, а те что были раньше — уносит куда подальше солнечным ветром или улетают сами по себе.
На Плутоне же атмосфера постоянно пополняется как за счёт периодического подтаивания разогреваемых солнцем углеводородных льдов на поверхности Плутона, так и за счёт выбросов газа из недр планеты, в частности азота. Точный источник этих выбросов пока не установлен, предполагается что в недрах Плутона все еще идёт какая-то геологическая активность.
Атмосфера всё же была!
Однако, как показывают исследования образцов лунного грунта доставленных астронавтами миссий Аполлон, в частности магматических горных пород, в прошлом Луна обладала довольно плотной атмосферой. Примерно в два раза более плотной, чем сейчас у Марса.
Было это примерно 3.5 — 3.8 миллиардов лет назад. Атмосфера по видимому была сформирована из вулканических газов вырвавшихся на поверхность в результате извержений вулканов, а также благодаря столкновению Луны с различными метеоритами.
Атмосфера Луны состояла по большей части из углекислого газа, но также содержала пары воды, что даёт основания считать, что возможно в течении хотя бы короткого периода времени на поверхности Луны могла быть вода в жидком виде.
Читайте также: Бетельгейзе скоро взорвётся. Чем это грозит нам?
Впрочем в это время Луна уже была в приливном захвате Земли. Т.е. повёрнута к Земле всегда одной стороной. Из-за этого день и ночь на Луне длились десятки земных суток и сколько-нибудь существенные водоёмы все же сформироваться там не могли. Период в течение которого Луна имела атмосферу по оценкам учёных составляет около 35-40 миллионов лет.
Авторы: кандидат технических наук Александр Петров, астрофизик Фёдор Карасенко
Подписывайтесь на наш канал здесь, а также на наш канал на youtube. Каждую неделю там выходят видео, где мы отвечаем на вопросы о космосе, физике, футурологии и многом другом!
