Støv flyder over månens overflade - elektrostatisk støvtransport omformer overflader af luftløse planetlegemer

Mens millioner på Jorden nyder en spektakulær udsigt over en supermåne den 14. december, et NASA-finansieret forskerhold gennemgår resultaterne af nylige laboratorieforsøg, der forklarer, hvorfor støv "svæver" på månen.

Forskningen udført af et medlem af NASAs Solar System Exploration Research Virtual Institute (SSERVI), vært af NASA's Ames Research Center i Silicon Valley, Californien, forklarer, hvordan støv kan transportere over store områder over månens overflade og ringe af Saturn, uden vind eller rindende vand.

At lære om disse grundlæggende processer hjælper videnskabsmænd med at forstå, hvordan støv og statisk elektricitet opfører sig på luftløse kroppe, og hvordan de påvirker overflademekaniske og elektriske systemer. Denne og anden SSERVI-forskning hjælper NASA med at adressere vigtige strategiske videnhuller for luftløse kroppe såsom asteroider eller månerne på Mars, Phobos og Deimos, som sandsynligvis er trædesten på vores rejse til Mars.

Undersøgelsen bygger på observationer fra Apollo-æraen til den nylige Rosetta-kometmission, og afslutter et mangeårigt spørgsmål om elektrostatisk støvtransport set på månen og andre luftløse planetariske legemer. Forskningen blev udført ved Institute for Modeling Plasma, Atmosfærer og kosmisk støv ved University of Colorado Boulder, og blev for nylig offentliggjort i tidsskriftet Geofysiske forskningsbreve .

Fænomenet viser sig som streamere med strålemønster i høj højde over månens overflade rapporteret af Apollo-astronauter, såvel som intermitterende optrædende radiale eger, som først blev set af Voyager-rumfartøjet over Saturns ringe, og de fine støvaflejringer, eller "støvdamme" i kratere på Eros. Disse er alle eksempler på støv, der transporterer over store områder uden vind eller strømmende vand. Forskere mente, at elektrostatiske støvprocesser kunne forklare disse rumobservationer, men indtil nu var der ingen undersøgelser til støtte for disse forklaringer.

Mihaly Horanyi ved University of Colorado i Boulder og hans team registrerede mikronstore støvpartikler, der hoppede flere centimeter højt under ultraviolet (UV) stråling eller eksponering for plasmaer. På jordens måne, disse støvpartikler ville have været hævet mere end 4 tommer (10 centimeter) over månens overflade, førende forskere til at konkludere, at månens "horisontglød" - set på billeder taget af Surveyor 5, 6, og 7 for fem årtier siden - kan til dels være forårsaget af sollys, der spredes i en sky af elektrostatisk ophøjede støvpartikler.

"Denne nye 'patched charge model' løste en grundlæggende mekanisme for støvopladning og -transport, som har undret videnskabsmænd i årtier, " sagde Xu Wang, avisens første forfatter.

Et af de vigtigste videnskabelige resultater er, at emission og re-absorption af foto/sekundære elektroner ved væggene af mikrohulrum dannet mellem nabostøvpartikler kan generere uventede store elektriske ladninger og intense partikel-partikel frastødende kræfter. Dette kan få støvpartikler til at bevæge sig og løfte sig fra overfladen, eller "levitere". Og ikke kun støvpartikler i en enkelt størrelse - store aggregater kan også løftes.

"Vi forventer, at støvpartikler mobiliserer og transporterer elektrostatisk over hele månens overflade, såvel som overfladen af ​​ethvert andet luftløst planetlegeme, " sagde Wang. "Hvis ja, elektrostatisk støvaktivitet kan også være ansvarlig for nedbrydningen af ​​retroreflektorer på månens overflade."

Laboratorieobservationerne viste også, at støvede overflader blev glatte som følge af støvmobilisering. Disse elektrostatiske støvprocesser kunne være med til at forklare dannelsen af ​​"støvdamme" på asteroiden Eros og kometen 67P, og den uventet glatte overflade på Saturns iskolde satellit Atlas.