Маятник лунной пыли порождён электрическим полем

Исследователи под руководством Майкла Кольера (Michael Collier) из Центра космических полётов имени Годдарда заметили необычное: на нашем естественном спутнике есть что-то вроде сумерек и сумеречных теней.

На первый взгляд, речь идёт просто о неудачной фразе: какие сумерки в безатмосферном мире? Специалисты НАСА тоже так думали, но с накоплением опыта наблюдений выяснилось: иногда восход или закат Солнца в отдельных точках Луны дают неправильные эффекты: тень становится не чёрной, а серой, а то и вовсе возникает там, где ей не место, — к примеру, на дне кратеров при Солнце, стоящем высоко в лунном «небе». Многие из таких изображений вызывали законное недоумение годами и даже десятилетиями (см. иллюстрации), а разумных причин «сумеречных» и прочих теневых игр всё не находилось.

Лунный орбитальный зонд НАСА наблюдает кратер Кабеуса, находящийся неподалёку от южного полюса Луны. Для полностью безатмосферной среды здесь случаются довольно странные тени. (Здесь и ниже фото НАСА.)

Именно поэтому команда г-на Кольера попыталась смоделировать условия существования лунной пыли и выяснить, может ли что-то заставлять её подниматься над поверхностью и рассеивать солнечный свет.

В итоге выяснилось следующее: пыль на Луне подвержена воздействию необычного по форме электрического поля, способного вызывать локальные пыльные облачка, в которых поднятые вверх частицы переносятся туда-сюда на некоторое расстояние — от одного до десяти метров, на манер движений маятника.

Эти пылевые «шатания» и есть индикатор поверхностного электрического поля. Точнее — полей не до конца ясной природы. В регионах, где в тот или иной момент господствует тень, поверхность спутника имеет отрицательный заряд относительно освещённых мест (влияние солнечного ветра?). По всей видимости, частицы солнечного ветра выбивают электроны с освещённых зон Луны и тем самым придают здешней поверхности положительный заряд. В итоге возникают сложные электрические поля, диполи. И часть реголитной пыли под действием такого электрического поля совершает возвратно-поступательные локальные перемещения.

Когда пыль на освещённой стороне по каким-то причинам оказывается поднятой над Луной (микрометеороиды?), имеющийся у неё положительный заряд отталкивает её от одноименно заряженной поверхности освещённых районов, и она не может быстро опуститься. Если же рядом есть теневые области, где электроны, выбитые с освещённой поверхности, напротив, спокойно концентрируются, то положительно заряженная пыль опускается на такие участки, в которых доминирует противоположный заряд. Подобное движение пыли могло бы иметь более масштабный размах, однако стенки кратеров и другие неровности вместе с лунной гравитацией ограничивают среднее расстояние, которое частицы могут преодолеть в «свободном полёте».

Изображения одного и того же участка, сделанные «Сервейером-7» в 1968 году, сразу же привлекли внимание специалистов, но объяснить аномалию оказалось не так легко.

Как полагают исследователи, на астероидах сходный механизм может приводить к такому же движению пыли и сопровождающему его рассеиванию света с необычными для безатмосферных условий оптическими эффектами.

Скорее всего, эти явления чаще встречаются там, где свет и тень особенно близки. Именно так обстоит дело в лунных кратерах, где нередко наблюдались различные оптические аномалии вроде вышеупомянутых теней. Если пыль стремится к не освещаемым Солнцем участкам кратеров (в тени их стенок), то солнечный свет может на какое-то время рассеиваться ею, а тени — возникать в местах, где теоретически их не должно быть. Увы, пока неясно, какая именно часть пылинок с освещённой стороны поднимается и увлекается местными электрополями в локальные перемещения. Это может быть и каждая тысячная, и каждая стотысячная, и каждая миллионная пылинка. Для чёткой фиксации подобных количественных нюансов одних телескопных наблюдений мало.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Advances in Space Research.

Подготовлено по материалам НАСА.