Чому у Місяця немає атмосфери?

Пару днів тому один з читачів надіслав на мою адресу електронної пошти наступне питання: Доброго дня. Розкажіть будь ласка, чому на Плутоні є атмосфера, нехай і сильно розряджена, а на Місяці, яка в шість разів більше, її немає.

Давайте розбиратися. Дійсно, у Плутона є дуже розріджена, але все ж якась атмосфера. Тиск на поверхні Плутона становить приблизно 1 Па. Для порівняння атмосферний тиск на Землі при нормальних умовах становить 101325 Па. Взагалі технічно у Місяця є атмосфера, але вона в мільйони разів більше розріджена, ніж навіть атмосфера Плутона. Тиск на поверхні Місяця складає 0.00000001 Па. Є кілька причин, по яких у Місяця немає атмосфери.

Близькість до Сонця

У Місяця немає магнітного поля. Крім того Місяця досить слабка гравітація. Частинки сонячного вітру забирають частки газу в космос, по-перше тому, що немає магнітного поля, яке могло б захистити атмосферу Місяця, а по-друге тому що тяжіння Місяця слабке і часткам газу легко його подолати. Тому Місяць не може утримати скільки-небудь щільну атмосферу.

Більш великі планети, такі як Венера і Земля утримують атмосферу по-перше завдяки більш сильної гравітації, а по-друге завдяки наявності магнітного поля у Венери немає власного магнітного поля, зате є індуковане). Марс також зберіг залишки атмосфери завдяки своїй набагато більшій масі.

Плутон теж не має магнітного поля, але знаходиться в 30 разів далі від Сонця і отримує в 900 разів менше сонячного вітру ніж Місяць. Тому йому і вдається зберігати дуже слабку атмосферу.

Низька швидкість утікання

Як вже було зазначено вище, у Місяця слабка гравітація. Тому швидкість утікання (друга космічна швидкість) Місяця набагато нижче, ніж для Землі. Наприклад біля поверхні Землі ця швидкість становить 11.2 км/с, а біля поверхні Місяця – 2.37 км/c.

Це означає, що будь-яка частинка рухається зі швидкістю 2.37 км/с (або швидше) неминуче залишить Місяць і полетить у космос. За допомогою е складно порахувати середні швидкості руху молекул для більшості газів.

Більшість легких газів, таких як водень і гелій цілком можуть досягти швидкості утікання і залишити Місяць навіть без допомоги сонячного вітру. Так, наприклад, середня швидкість молекул водню при кімнатній температурі становить майже 2 км/c.

Немає джерел поповнення

Іншою причиною чому атмосфери у Місяця немає, є те, що на Місяці немає тектонічної і вулканічної активності. Так як немає тектоніки плит і активних вулканів, то атмосфера не поповнюється викидами вулканічних газів. Тобто атмосфера Місяця не поповнюється новими газами, а ті що були раніше – уносить куди подалі сонячним вітром або відлітають самі по собі. На Плутоні ж атмосфера постійно поповнюється як за рахунок періодичного підтавання розігріваються сонцем вуглеводневих льодів на поверхні Плутона, так і за рахунок викидів газу з надр планети, зокрема азоту. Точний джерело цих викидів поки не встановлений, передбачається що в надрах Плутона все ще йде якась геологічна активність.

Атмосфера все ж була!

Однак, як показують дослідження зразків місячного грунту, доставлених астронавтами місії Аполон, зокрема магматичних гірських порід, в минулому Місяць володіла досить щільною атмосферою. Приблизно в два рази більш щільною, ніж зараз у Марса. Було це приблизно 3.5 – 3.8 млрд років тому. Атмосфера мабуть була сформована з вулканічних газів, що вирвалися на поверхню в результаті вивержень вулканів, а також завдяки зіткненню Місяця з різними метеоритами.

Атмосфера Місяця складалася здебільшого з вуглекислого газу, але також містила пари води, що дає підстави вважати, що можливо протягом хоча б короткого періоду часу на поверхні Місяця могла бути вода в рідкому вигляді.