Astronomie

Befindet sich der Mond in der Erdatmosphäre? Wenn ja, was sind die Konsequenzen?

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Vor kurzem wurde ein Papier veröffentlicht, in dem behauptet wird, dass sich die Erdatmosphäre weit über den Mond hinaus erstreckt. Darüber wurde von einer Reihe von Nachrichtenquellen und Websites berichtet, darunter die ESA, Business Insider, Space.com und EarthSky.org.

Wenn diese Ergebnisse zutreffen, wie beeinflusst dies das derzeitige Verständnis des gemessenen atmosphärischen Drucks, des derzeit akzeptierten Drucks im Weltraum zwischen Erde und Mond, des Drucks auf dem Mond, der Wirkung der Erdanziehung auf die Atmosphäre und des Fähigkeit, diese ausgedehnte Atmosphäre während der Reise durch das Sonnensystem aufrechtzuerhalten? Geht die Atmosphäre allmählich verloren oder wird sie wieder aufgefüllt?


Bildnachweis: Europäische Weltraumorganisation


Es ist seit langem bekannt, dass die Dichte der Erdatmosphäre allmählich abnimmt und bis in sehr große Höhen nachweisbar ist.

Ein atmosphärisches Modell von 1976 hat Daten bis zu 1000 km Höhe. In dieser Höhe liegt die atmosphärische Dichte in der Größenordnung von 10-15 kg/m²3. Dies ist bereits besser als das beste Vakuum, das wir auf der Erdoberfläche erzeugen können. Wir können dies also eine Atmosphäre nennen (weil sie Gase enthält, die auch auf der Erde am Boden zu finden sind), aber ihre Folgen sind begrenzt.

Es ist spärlich genug, dass in dieser Höhe der atmosphärische Widerstand auf Satelliten für die Lebensdauer eines Satelliten vernachlässigbar ist.

Die Erdatmosphäre verliert etwas Masse an den Weltraum: In großer Höhe erreichen einige Atome Fluchtgeschwindigkeit. Dieser wird durch Verdunstung und Ausgasung auf der Erde wieder aufgefüllt. Zum Beispiel beginnt Heliumgas sein Leben als Alphateilchen aus dem Uranzerfall, das Gas sickert durch den Boden, steigt durch die Atmosphäre auf (weil es viel leichter als Luft ist) und entweicht schließlich.

Wir wissen bereits mit sehr hoher Genauigkeit, dass sich der Mond langsam von uns entfernt, wenn er verlangsamt wird. Der größte Teil dieser Verlangsamung wird durch Gezeiteneffekte verursacht, aber es wird auch eine atmosphärische Komponente geben. Aufgrund der sehr geringen Dichte wird diese Komponente klein sein.


Astronomen wollen Teleskope auf dem Mond platzieren

Die Vorstellung eines Künstlers von Astronauten, die ein Mondteleskop-Array aufbauen.

(Inside Science) -- Jahrzehntelang, noch bevor das ikonische Hubble-Teleskop in die Luft ging, haben Astronomen Raumschiffe in die Umlaufbahn gebracht, in der Hoffnung, atmosphärische Effekte zu vermeiden, die Bilder von Teleskopen auf der Erde verwischen. Aber um klare Signale einiger kosmischer Objekte zu erfassen, sind selbst diese Umlaufbahnen nicht hoch genug.

Eine Gruppe von Astronomen plädiert nun dafür, Teleskope auf dem Mond zu montieren und zu platzieren. In einer Reihe von neu veröffentlichten Artikeln argumentieren sie, dass unser Mondnachbar, insbesondere seine andere Seite, einen hervorragenden Platz für Teleskope im Radio- und Infrarotbereich bietet. Diese Teleskope könnten potenziell lebensfreundliche Planeten außerhalb unseres Sonnensystems entdecken und studieren und die wenig verstandenen „dunklen Zeitalter“ des jungen Universums erkunden, etwa eine Million Jahre nach dem Urknall, als die ersten Sterne entstanden.

„Dies ist die Zeit, um über Projekte auf dem Mond zu diskutieren. Es gibt einen großen internationalen Fokus auf die Rückkehr zum Mond, und wir wollten sicherstellen, dass die Wissenschaft als Priorität betrachtet wird“, sagte Joseph Silk, ein Astrophysiker der University of Oxford, der mehrere Artikel in der Reihe verfasst hat.

Astronomen haben bereits empfindliche Radioteleskope auf der Erde gebaut, wie das Low-Frequency Array (LOFAR) in Europa, aber sie haben Grenzen. Die obere Atmosphäre der Erde blockiert Funksignale, die kürzer als 10 Megahertz oder so sind, was die Sichtbarkeit der Teleskope einschränkt, sagte Jack Burns, ein Astronom der University of Colorado und Direktor des Network for Exploration and Space Science. Darüber hinaus können Interferenzen durch Funksignale, die Menschen zur Kommunikation verwenden – einschließlich Mobiltelefonen, Wi-Fi und Satelliten – die Signale aus dem Kosmos zunehmend übertönen, da sich diese Technologien weiter verbreiten. Weltraumteleskope können große Verbesserungen bewirken, aber selbst wenn sie Hunderte von Meilen entfernt umkreisen, können sie dem Ganzen nicht entkommen. „Die andere Seite des Mondes ist der einzige Ort im inneren Sonnensystem, der wirklich funkstill ist“, sagte Burns.

„Ich verbrachte zwei Jahre meiner Doktorarbeit. Entwicklung von Techniken zur Beseitigung von [Radio-]Interferenzen“, sagte Jake Turner, ein Astronom der Cornell University, der mit LOFAR und anderen Teleskopen am Boden arbeitet. Turner und seine Kollegen versuchen mit Hilfe der Radioastronomie, die Funksignale aufzuspüren, die manche Planeten mit Magnetfeldern aussenden.

Nur einige Planeten haben Magnetfelder, sagte Turner, abhängig von der inneren Struktur des Planeten, und ihre Anwesenheit oder Abwesenheit könnte ein wichtiger Faktor dafür sein, ob dort Leben gedeihen könnte. Viele der bisher entdeckten Planeten außerhalb unseres Sonnensystems umkreisen rote Zwergsterne, die oft riesige Klumpen geladener Teilchen ausspeien, die die schützende Atmosphäre eines Planeten erodieren und Lebensformen auf der Oberfläche schädigen könnten. Ein Magnetfeld würde helfen, solche Sternstürme abzulenken und die Atmosphäre des Planeten vor der Zerstörung zu schützen.

Turner hat herausgefunden, wie man die Magnetfelder relativ großer Planeten erkennen kann, aber die von kleineren, erdgroßen Welten, die lebensfreundlich sein könnten, senden leider zu schwache Funkwellen mit Frequenzen aus, die zu kurz sind, um durch das Rauschen in unserem gesehen zu werden Atmosphäre. Ein auf der anderen Seite des Mondes platziertes Teleskop würde jedoch den Mond selbst ausnutzen, der das Teleskop von fast allen Funkstörungen der Erde abschirmen würde.

Das ist die Idee hinter einer geplanten Mission namens FARSIDE, die Burns leitet. Der Plan sieht vor, dass ein Roboter-Mond-Rover eine Reihe von Antennen aufstellt, die den gesamten Himmel über einen Bereich niedriger Funkfrequenzen scannen könnten. Seine Hauptziele wären die Identifizierung lebensfreundlicher Planeten durch ihre Magnetfelder sowie die Überwachung energiereicher Teilchen, die von den Wirtssternen freigesetzt werden. Wenn die NASA mit dem Projekt fortfährt, könnte der Bau des Teleskops Ende der 2020er Jahre beginnen und bald darauf eingesetzt werden.

FARSIDE wäre klein und unkompliziert, nicht wie die riesigen, einen halben Kilometer breiten Schalen, die Astronomen auf der Erde gebaut haben. Silk und seine Kollegen schlagen jedoch vor, dass Astronauten eines Tages ein großes Infrarotteleskop auf dem Mond zusammenbauen könnten. Infrarot-Teleskope müssen ausreichend kühl gehalten werden, damit ihre eigene Infrarot-Wärme ihren Betrieb nicht stört. Dies kann erreicht werden, indem man sie an einem dauerhaft schattigen Ort aufstellt, wie in einem Krater in der Nähe des Südpols des Mondes. Ein solches Teleskop könnte verwendet werden, um schwache Planeten zu erkennen und sogar ihr Wetter und ihre Jahreszeiten im Auge zu behalten.

Wenn es um den Bau so großer Mondteleskope geht, würden die Instrumente und Strukturen glücklicherweise nicht wie auf der Erde vom Wind beeinflusst, und auch die geringere Schwerkraft auf dem Mond würde helfen, sagte Silk.

Auch wenn wir die andere Seite des Mondes von der Erde aus nicht sehen können, tappen Astronomen nicht im Unklaren, wie es aussieht: Der Lunar Reconnaissance Orbiter der NASA und andere Raumfahrzeuge kartografieren regelmäßig das Gelände, um das Beste zu erkennen the Spots für Teleskope. Sobald Astronomen einen idealen Landeplatz ausgewählt haben, können sie herausfinden, wie sie die gesamte notwendige Ausrüstung transportieren können, die ordentlich in eine Rakete passen muss. Ein Roboter oder Astronauten müssten das Teleskop zusammenbauen, und sobald das Instrument in Betrieb ist, bräuchte es einen Satelliten, um Daten an die Wissenschaftler auf der Erde zu übermitteln.

Es gibt noch andere Herausforderungen, um unseren Mondnachbarn ein Zuhause für Teleskope zu machen. „Der Mond hat Staub, also ist es eine schmutzige Umgebung, und Sie müssen das mildern. Der Mond hat auch eine gewisse seismische Aktivität, hauptsächlich aufgrund von Einschlägen kleiner Meteore“, sagte Marc Postman, Astronom am Space Telescope Science Institute. Aber es habe Vorteile, auf dem Mond zu sein, sagte er, und wenn sich ein Teleskop in der Nähe einer Mondbasis befinde, könnten Roboter oder Astronauten es bei Bedarf reparieren oder aufrüsten.

Martin Elvis, ein Harvard-Astrophysiker, der einen weiteren Artikel der Reihe verfasst hat, wirft ein weiteres Problem auf. Der Mond mag die Oberfläche Afrikas haben, aber die Hauptgebiete, die für Astronomen, Astronauten und Mondbergleute attraktiv sind – wie die Gipfel des ewigen Lichts am Südpol – sind eher klein. Obwohl der Ort nicht die kulturelle Bedeutung von Hawaiis Mauna Kea hat, könnte er genauso überfüllt werden. „Früher als Sie denken, wird es Streit geben“, sagte er.

Astronomen wie Burns und sein Team hoffen, einige dieser ethischen und logistischen Herausforderungen zu überwinden, indem sie mit dem Artemis-Programm der NASA zusammenarbeiten und sich die Kosten teilen, das Missionen plant, um Lander, Rover und schließlich Menschen zum Mond zu bringen. Ein halbes Jahrhundert, nachdem Astronauten zum ersten Mal Stiefelabdrücke auf dem Mond gemacht hatten, konnte eine neue Generation dort ihr Lager aufschlagen und ihre Zielfernrohre mitbringen.


Die Erdatmosphäre erstreckt sich bis zum Mond – und darüber hinaus

Die Ausdehnung der Geokorona der Erde. Wo die Erdatmosphäre mit dem Weltraum verschmilzt, gibt es eine Wolke aus Wasserstoffatomen, die Geocorona genannt wird. Hinweis: Die Abbildung ist nicht maßstabsgetreu. Bildnachweis: ESA

Die Gasschicht, die sich um die Erde legt, erreicht eine Entfernung von bis zu 630.000 Kilometern oder den 50-fachen Durchmesser unseres Planeten, laut einer neuen Studie, die auf Beobachtungen des ESA/NASA Solar and Heliosphere Observatory, SOHO, basiert und in AGU's . veröffentlicht wurde Zeitschrift für geophysikalische Forschung: Weltraumphysik.

"Der Mond fliegt durch die Erdatmosphäre", sagt Igor Baliukin vom russischen Weltraumforschungsinstitut, Hauptautor des Papiers, das die Ergebnisse präsentiert. "Wir waren uns dessen nicht bewusst, bis wir die Beobachtungen der SOHO-Sonde vor mehr als zwei Jahrzehnten entstaubt haben."

Wo unsere Atmosphäre mit dem Weltraum verschmilzt, gibt es eine Wolke aus Wasserstoffatomen, die Geocorona genannt wird. Eines der Raumsonden-Instrumente, SWAN, nutzte seine empfindlichen Sensoren, um die Wasserstoffsignatur zu verfolgen und genau zu erkennen, wie weit die äußersten Randgebiete der Geokorona entfernt sind. Diese Beobachtungen konnten nur zu bestimmten Jahreszeiten durchgeführt werden, wenn die Erde und ihre Geokorona für SWAN in Sicht kamen.

Bei Planeten mit Wasserstoff in ihrer Exosphäre wird Wasserdampf oft näher an ihrer Oberfläche gesehen. Das ist bei Erde, Mars und Venus der Fall.

„Dies ist besonders interessant, wenn man nach Planeten mit potenziellen Wasserreservoirs außerhalb unseres Sonnensystems sucht“, erklärt Jean-Loup Bertaux, Co-Autor und ehemaliger Forschungsleiter von SWAN.

Das erste Teleskop auf dem Mond, das 1972 von Apollo 16-Astronauten aufgestellt wurde, machte ein eindrucksvolles Bild der Geokorona, die die Erde umgibt und hell im ultravioletten Licht leuchtet.

„Damals wussten die Astronauten auf der Mondoberfläche noch nicht, dass sie tatsächlich am Rande der Geokorona eingebettet waren“, sagt Jean-Loup.

Geokorona der Erde vom Mond. Die Erde und ihre Wasserstoffhülle oder Geocorona, vom Mond aus gesehen. Dieses ultraviolette Bild wurde 1972 mit einer Kamera aufgenommen, die von Apollo-16-Astronauten auf dem Mond betrieben wurde. Bildnachweis: NASA

Die Sonne interagiert mit Wasserstoffatomen durch eine bestimmte Wellenlänge des ultravioletten Lichts namens Lyman-alpha, die die Atome sowohl absorbieren als auch emittieren können. Da diese Art von Licht von der Erdatmosphäre absorbiert wird, kann sie nur aus dem Weltraum beobachtet werden.

Dank seiner Wasserstoffabsorptionszelle konnte das SWAN-Instrument das Lyman-Alpha-Licht aus der Geokorona selektiv messen und Wasserstoffatome weiter draußen im interplanetaren Raum verwerfen.

Die neue Studie ergab, dass Sonnenlicht Wasserstoffatome in der Geokorona auf der Tagseite der Erde komprimiert und auch auf der Nachtseite eine Region mit erhöhter Dichte erzeugt. Der dichtere Wasserstoffbereich am Tag ist noch recht spärlich, mit nur 70 Atomen pro Kubikzentimeter in 60.000 Kilometern Höhe über der Erdoberfläche und etwa 0,2 Atomen in Mondentfernung.

"Auf der Erde würden wir es Vakuum nennen, daher ist diese zusätzliche Wasserstoffquelle nicht signifikant genug, um die Erforschung des Weltraums zu erleichtern", sagt Igor. Die gute Nachricht ist, dass diese Partikel für Weltraumreisende auf zukünftigen bemannten Missionen, die den Mond umkreisen, keine Bedrohung darstellen.

„Mit der Geocorona ist auch ultraviolette Strahlung verbunden, da die Wasserstoffatome das Sonnenlicht in alle Richtungen streuen, aber die Auswirkungen auf Astronauten in der Mondumlaufbahn wären im Vergleich zur Hauptstrahlungsquelle – der Sonne – vernachlässigbar“, sagt Jean-Loup Bertaux.

Auf der anderen Seite könnte die Geokorona der Erde zukünftige astronomische Beobachtungen in der Nähe des Mondes stören.

SOHO-Beobachtung der Geocorona. Die Intensität der Emission von Wasserstoffatomen im äußersten Teil der Erdatmosphäre, der Geokorona, gemessen mit dem SWAN-Instrument an Bord des ESA/NASA Solar and Heliosphere Observatory, SOHO. Niedrige Intensität wird in Blau angezeigt, hohe Intensität in Rot. Die Daten zeigten, dass sich die Geokorona weit über die Umlaufbahn des Mondes hinaus erstreckt und bis zu 630.000 Kilometer über der Erdoberfläche oder das 50-fache des Durchmessers unseres Planeten erreicht. Die Erde befindet sich in der Mitte des weißen Bereichs, zu klein, um in diesem Maßstab sichtbar zu sein. Die Ausdehnung der Umlaufbahn des Mondes um die Erde wird als Referenz als gepunktete Ellipse angezeigt. Quelle: ESA/NASA/SOHO/SWAN I. Baliukin et al (2019)

„Weltraumteleskope, die den Himmel im ultravioletten Wellenlängenbereich beobachten, um die chemische Zusammensetzung von Sternen und Galaxien zu untersuchen, müssten dies berücksichtigen“, fügt Jean-Loup hinzu.

Die Macht der Archive

Das im Dezember 1995 ins Leben gerufene Weltraumobservatorium SOHO untersucht seit über zwei Jahrzehnten die Sonne von ihrem tiefen Kern bis zur äußeren Korona und dem Sonnenwind. Der Satellit umkreist den ersten Lagrange-Punkt (L1), etwa 1,5 Millionen Kilometer von der Erde entfernt in Richtung Sonne.

Dieser Standort ist ein guter Aussichtspunkt, um die Geocorona von außen zu beobachten. Das SWAN-Instrument von SOHO bildete zwischen 1996 und 1998 dreimal die Erde und ihre ausgedehnte Atmosphäre ab.

Das Forschungsteam von Jean-Loup und Igor in Russland hat beschlossen, diesen Datensatz zur weiteren Analyse aus den Archiven zu holen. Diese einzigartigen Ansichten der gesamten Geocorona von SOHO aus werfen jetzt ein neues Licht auf die Erdatmosphäre.

„Vor vielen Jahren archivierte Daten können oft für neue Wissenschaften genutzt werden“, sagt Bernhard Fleck, SOHO-Projektwissenschaftler der ESA. "Diese Entdeckung unterstreicht den Wert der vor über 20 Jahren gesammelten Daten und die außergewöhnliche Leistung von SOHO."


SH Archiv NASA sagt, dass sich der Mond in der Erdatmosphäre befindet

Die Erdatmosphäre ist viel größer als bisher angenommen und erstreckt sich weit über den Mond hinaus, wie ein Team von Wissenschaftlern aufgedeckt hat. Die erstaunliche Entdeckung wurde dank Daten gemacht, die seit über 20 Jahren ungeprüft liegen.
Die atemberaubenden Daten wurden zwischen 1996 und 1998 von der NASA/European Space Agency Solar and Heliosphere Observatory (SOHO) gesammelt und verstaubten seitdem in einem Archiv.

Atemberaubende Entdeckung enthüllt, dass der Mond IN DER Erdatmosphäre liegt

Okay. Israel landet in wenigen Wochen auf dem Mond. Wissen sie das?
Israel fliegt zum Mond für die erste Mondlandung nach dem Start von SpaceX

Und warum braucht Israel jedes Jahr 3 Milliarden US-Dollar an amerikanischen Steuergeldern als "Hilfe", wenn es Geld hat, um zum Mond zu fliegen? Amerika kann nicht zum Mond fliegen. Die NASA hat alle Telemetriedaten verloren. Die NASA sagt uns auch, dass wir an den Van-Allen-Strahlungsgürteln nicht vorbeikommen.

Das ist absolut lächerlich. Mein Kopf tut weh.

Onthebit

Mitglied

KD-Archiv

Nicht wirklich KorbenDallas

Der äußerste Teil der Atmosphäre unseres Planeten erstreckt sich weit über die Mondumlaufbahn hinaus – fast die doppelte Entfernung zum Mond.

Eine kürzliche Entdeckung, die auf Beobachtungen des ESA/NASA Solar and Heliosphere Observatory, SOHO, basiert, zeigt, dass die Gasschicht, die die Erde umhüllt, bis zu 630 000 km entfernt ist, was dem 50-fachen des Durchmessers unseres Planeten entspricht.

Archiv

SH.org-Archiv

Wir können DURCH den Mond sehen.

Blau tagsüber:

Nachts schwarz:

Das hier sagt mir, dass etwas nicht stimmt.

Das Problem ist, dass die Menschen keine Aufmerksamkeitsspanne oder Denkfähigkeit haben. Sie haben keine Möglichkeit, Informationen zu verknüpfen. Wenn ich Dinge wie die oben genannten Artikel lese, löst es automatisch Alarm in meinem Gehirn aus, weil es völlig im Widerspruch zu dem steht, was mir beigebracht wurde.

Auf dem Mond zu landen, selbst im Modell von 1969, ist fast unmöglich. Der Mond ist ein bewegliches Ziel und wir treiben uns von einem Planeten ab, der sich mit 1.000 Meilen pro Stunde dreht.

Es ist, als würde man eine Waffe von einem Karussell abschießen, das sich mit einer Geschwindigkeit von 1.000 Meilen pro Stunde bewegt und einen fliegenden Vogel trifft. Unmöglich.

Aber genau das hat die NASA beim ersten Versuch gemacht? Und sie waren so zuversichtlich, dass sie das ganze Unterfangen an jeden Fernseher in den Vereinigten Staaten "live gestreamt" haben? Woher wussten sie, dass sie vom Mond empfangen würden? Wie hatten sie eine Echtzeitkommunikation (über ein Festnetz) mit Präsident Nixon vom Mond aus?
Absurd.

Sie wussten damals viel, aber sie wussten nichts über Van-Allen-Strahlungsgürtel? Sie wussten nicht, dass sich der Mond in der Erdatmosphäre befand? Mir wurde gesagt, dass das Raumschiff durch ein VAKUUM des Weltraums reisen muss.


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Der Mond
Allgemeines
Beschreibung
Im Inneren des Mondes Krater Phasen des Mondes Warum sehen wir nur eine Seite des Mondes? Gezeiten Aktivitäten,
Web-Links
Karte Mondfinsternisse


INNERHALB DES MONDES
Das Innere des Mondes ist in eine harte äußere Kruste, einen starren äußeren Mantel, einen halbstarren inneren Mantel und einen Kern geschichtet. Das Innere des Mondes ist kühler als das Innere der Erde. Da der Mond so klein ist (und sein Verhältnis von Oberfläche zu Volumen groß im Vergleich zu dem der Erde ist), verliert er seine Wärme schnell an den Weltraum. Seit der Entstehung von Erde und Mond hat sich der Mond viel stärker abgekühlt als die Erde.

Kruste: Die Mondoberfläche ist trocken, staubig und felsig. Die felsige Kruste ist auf der der Erde zugewandten Seite des Mondes etwa 60 km dick und auf der gegenüberliegenden Seite des Mondes etwa 100 km dick. Die radioaktive Datierung von Mondgestein der Apollo-Mission der NASA datiert die Entstehung des Mondes vor etwa 4,3 Milliarden Jahren (etwa 60 Millionen Jahre nach der Entstehung der Erde). Mondgesteine, die von der NASA analysiert wurden, ähneln Erdgesteinen, sind jedoch reicher an den Elementen Aluminium und Titan. Als die Mineralien Armalcolite (benannt nach den drei Astronauten von NASAs Apollo 11: Neil A. ARM strong, Buzz AL drin und Michael COL lins), Tranquillityit und Pyroxferroit auf dem Mond gefunden wurden, waren sie auf der Erde nicht bekannt. Zumindest einige dieser Mineralien wurden seitdem auf der Erde gefunden.

Starrer lithosphärischer Mantel: Diese felsige Schicht ist nicht heiß genug, um zu fließen. Diese harte Schale ist etwa 620 Meilen (1.000 km) dick.

Nicht starrer Mantel: Nur die tiefsten Teile dieser asthenosphärischen Schicht (Gestein, das weniger starr ist als in einer Lithosphäre, aber starr genug, um seismische Wellen zu übertragen) sind heiß genug, um zu fließen.

Kern: Der nicht flüssige Kern kann aus eisenreichem Gestein bestehen. Der Kern enthält nur etwa 2-4 Prozent der Gesamtmasse des Mondes, dieser Kern hat wahrscheinlich einen Durchmesser von etwa 225 Meilen (360 km).

Dieser kleine, nicht flüssige Kern erzeugt kein großes Magnetfeld. Das Magnetfeld des Mondes beträgt etwa ein Zehnmillionstel des Erdmagnetfelds. Ein Kompass würde auf dem Mond nicht funktionieren, aber da der Himmel immer dunkel ist (weil es keine Atmosphäre gibt), könnte man durch den Blick auf die Sterne navigieren.


Die Erdatmosphäre reicht über den Mond hinaus

Forscher fanden heraus, dass die Geokorona der Erde bis zu 390.000 Meilen vom Mond entfernt ist. Die Geocorona ist ein Gürtel aus ionisierten Wasserstoffatomen, der die Erde an der äußeren Grenze der Exosphäre umgibt – sogar den Mond.

„Der Mond fliegt durch die Erdatmosphäre“, sagt Studienleiter Igor Baliukin.

Ein Instrument namens Solar Wind Anisotropies (SWAN) an Bord der SOHO maß eine Art ultraviolettes Licht namens Lyman-Alpha-Strahlung. Die Sensoren des Instruments können die Wasserstoffsignatur des Geokoronas erkennen und genau messen, wo die Grenze liegt.

Die Forscher fanden heraus, dass Sonnenlicht im Geokorona am Tag der Erde Wasserstoffatome komprimiert. Darüber hinaus erzeugt es einen Bereich mit verbesserter Dichte auf der Nachtseite. Die Messungen des SWAN zeigten, dass die Tagesregion 70 Atome pro Kubikmeter in einer Höhe von 37.000 Meilen enthält, während der Mond 0,2 Atome pro Kubikzentimeter hat.

„Auf der Erde würden wir es [ein] Vakuum nennen, also ist diese zusätzliche Wasserstoffquelle nicht signifikant genug, um die Weltraumforschung zu erleichtern“, erklärte Baliukin.

Forscher wissen seit einiger Zeit, dass die äußerste Atmosphäre der Erde eine Geokorona hat. Die Apollo 16-Mission im Jahr 1972 machte ein Foto, das eine leuchtende Schicht aus Wasserstoffatomen zeigte. Was die Wissenschaftler nicht wussten, ist, wie weit es darüber hinaus in den Weltraum reicht.

„Es gibt auch ultraviolette Strahlung, die mit der Geocorona verbunden ist, da die Wasserstoffatome das Sonnenlicht in alle Richtungen streuen, aber die Auswirkungen auf Astronauten in der Mondumlaufbahn wären im Vergleich zur Hauptstrahlungsquelle – der Sonne – vernachlässigbar“, sagte Jean-Loup Bertaux. Mitautor der Studie.

Er fügt hinzu, dass die Geokorona zukünftige Beobachtungen in der Astronomie in der Nähe des Gebiets stören könnte.

„Weltraumteleskope, die den Himmel im ultravioletten Wellenlängenbereich beobachten, um die chemische Zusammensetzung von Sternen und Galaxien zu untersuchen, müssten dies berücksichtigen“, fügte er hinzu. (Verwandt: Die atemberaubende Kraft des Sonnenwinds verstehen.)


Gibt es auf dem Mond eine Atmosphäre?

Der Einsatz des Lunar Atmospheric Composition Experiment (LACE) während der Apollo-17-Mission. Bildnachweis: NASA

(Phys.org) – Bis vor kurzem akzeptierten fast alle die konventionelle Meinung, dass der Mond praktisch keine Atmosphäre besitzt. So wie die Entdeckung von Wasser auf dem Mond unser Lehrbuchwissen über den nächsten himmlischen Nachbarn der Erde verändert hat, bestätigen neuere Studien, dass unser Mond tatsächlich eine Atmosphäre hat, die aus einigen ungewöhnlichen Gasen besteht, darunter Natrium und Kalium, die in der Atmosphäre der Erde nicht vorkommen not , Mars oder Venus. Es ist eine verschwindend kleine Menge an Luft im Vergleich zur Erdatmosphäre. Auf Meereshöhe der Erde atmen wir eine Atmosphäre, in der jeder Kubikzentimeter 10.000.000.000.000.000.000 Moleküle enthält, im Vergleich dazu hat die Mondatmosphäre weniger als 1.000.000 Moleküle im gleichen Volumen. Das klingt immer noch nach viel, aber es ist das, was wir für ein sehr gutes Vakuum auf der Erde halten. Tatsächlich ist die Dichte der Atmosphäre an der Mondoberfläche vergleichbar mit der Dichte der äußersten Ränder der Erdatmosphäre, wo die Internationale Raumstation ISS umkreist.

Woraus besteht die Atmosphäre des Mondes? Wir haben einige Hinweise. Die Apollo 17-Mission setzte ein Instrument namens Lunar Atmospheric Composition Experiment (LACE) auf der Mondoberfläche ein. Es entdeckte kleine Mengen einer Reihe von Atomen und Molekülen, darunter Helium, Argon und möglicherweise Neon, Ammoniak, Methan und Kohlendioxid. Von hier auf der Erde aus konnten Forscher mit speziellen Teleskopen, die das Licht von der Mondoberfläche blockieren, Bilder vom Leuchten von Natrium- und Kaliumatomen in der Mondatmosphäre machen, wenn sie von der Sonne mit Energie versorgt werden. Dennoch haben wir nur eine unvollständige Liste dessen, was die Mondatmosphäre ausmacht. Viele andere Arten werden erwartet.

Glühen von Natrium in der Mondatmosphäre. Das Licht von der Mondoberfläche wurde von dem für dieses Bild verwendeten Teleskop blockiert, aber die Größe, Position und Phase des Mondes werden durch das überlagerte Bild in der Mitte angezeigt. Rayleighs sind ein Maß für die Helligkeit. Bildnachweis: NASA

Wir glauben, dass es in der Mondatmosphäre mehrere Quellen für Gase gibt. Dazu gehören hochenergetische Photonen und Sonnenwindpartikel, die Atome von der Mondoberfläche schlagen, chemische Reaktionen zwischen Sonnenwind und Mondoberflächenmaterial, Verdampfung von Oberflächenmaterial, Material, das durch den Einschlag von Kometen und Meteoroiden freigesetzt wird, und Ausgasen aus dem Inneren des Mondes . Doch welche dieser Quellen und Prozesse sind auf dem Mond wichtig? Wir wissen es immer noch nicht.

Mit der Entdeckung bedeutender Eisablagerungen an den Mondpolen durch die NASA-Missionen Lunar CRater Observation and Sensing Satellite (LCROSS) und Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) und die Entdeckung einer dünnen Streuung von Wassermolekülen im Mondboden durch die Chandrayaan X- ray Observatory, eine weitere faszinierende Möglichkeit hat das Interesse der Forscher geweckt. Die Mondatmosphäre könnte eine Schlüsselrolle in einem potenziellen Wasserkreislauf auf dem Mond spielen und den Transport von Wassermolekülen zwischen polaren und niedrigeren Breitengraden erleichtern. Der Mond ist vielleicht nicht nur feuchter als wir dachten, sondern auch dynamischer.

Einer der entscheidenden Unterschiede zwischen der Atmosphäre der Erde und des Mondes besteht darin, wie sich atmosphärische Moleküle bewegen. Hier in der dichten Atmosphäre an der Erdoberfläche wird die Bewegung der Moleküle durch Kollisionen zwischen den Molekülen dominiert. Die Atmosphäre des Mondes ist jedoch so dünn, dass Atome und Moleküle fast nie kollidieren. Stattdessen können sie Lichtbogenpfaden folgen, die durch die Energie, die sie aus den oben beschriebenen Prozessen erhalten haben, und durch die Anziehungskraft des Mondes bestimmt werden.

Der technische Name für diese Art von dünner, kollisionsfreier Atmosphäre, die sich bis zum Boden erstreckt, ist "Oberflächengrenzexosphäre". Wissenschaftler glauben, dass dies die häufigste Atmosphäre im Sonnensystem ist. Außer dem Mond, Merkur, den größeren Asteroiden, einer Reihe von Monden der Riesenplaneten und sogar einigen der fernen Kuipergürtel-Objekte außerhalb der Umlaufbahn von Neptun können alle Exosphären an Oberflächengrenzen aufweisen. Aber obwohl diese Art von Atmosphäre so verbreitet ist, wissen wir sehr wenig darüber. Eines direkt nebenan auf unserem Mond zu haben, bietet uns eine hervorragende Gelegenheit, unser Verständnis zu verbessern.

Zu den Zielen des Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer (LADEE) gehört es, die Zusammensetzung und Struktur der schwachen Mondatmosphäre zu bestimmen und zu verstehen, wie sich diese mit der Zeit und den äußeren Bedingungen ändern. Die Messungen von LADEE kommen zu einem entscheidenden Zeitpunkt: Mit zunehmendem Interesse einer Reihe von Nationen am Mond könnten zukünftige Missionen die natürliche Zusammensetzung der Mondatmosphäre erheblich beeinflussen.


Ein riesiger Einschlag, der den Mond formte, blies die Atmosphäre der Erde weg

Der Mond entstand, nachdem mehrere planetengroße Weltraumkörper nacheinander in die entstehende Erde einschlugen, wobei der letzte tatsächlich unseren Satelliten bildete, während mehrere Einschläge laut einer neuen Studie wiederholt die Atmosphäre unseres Planeten abblasen.

Bislang hielten Wissenschaftler es für unwahrscheinlich, dass die frühe Erde durch einen riesigen mondbildenden Einschlag ihre Atmosphäre verlieren könnte. Aber die neue Forschung, die auf neueren Studien basiert, die zeigen, dass unser Planet in seinen Kinderschuhen Magmaozeane hatte und sich so schnell drehte, dass ein Tag nur zwei oder drei Stunden lang war, argumentiert, dass dies möglich gewesen sein könnte.

"Ein Teil der Erde erinnert sich an seine Kindheit und gibt uns Hinweise auf die Wachstumsstadien der Erde", sagte die Planetenwissenschaftlerin Sarah Stewart, Professorin an der Harvard University. [Der Mond: 10 überraschende Fakten zum Mond]

Stewart präsentierte ihre gemeinsam mit den Harvard-Kollegen Sujoy Mukhopadhyay, Simon Lock und Jonathan Tucker entwickelte Idee auf einer Konferenz der Royal Society in London zur Entstehung des Mondes. Die Studie wird in der Zeitschrift Philosophical Transactions der Royal Society veröffentlicht.

Das Team stützte die Forschung auf zwei aktuelle Studien, von denen Stewart 2012 eine mit Matija Cuk vom SETI (Search for Extraterrestrial Intelligence) Institute in Mountain View, Kalifornien, durchgeführt hat.

Diese Forschung argumentierte, dass der Mond tatsächlich eine riesige Verschmelzung von Teilen unseres eigenen Planeten ist, die vor 4,5 Milliarden Jahren durch eine katastrophale Kollision mit einem Weltraumkörper teilweise zerstört wurde.

Damals hatte die Erde einen zwei- oder dreistündigen Tag, sagte sie, und durch den Aufprall wurde genug Material abgeworfen, um zu unserem Satelliten zu verschmelzen und ihn zum geochemischen Zwilling der Erde zu machen. [Wie sich der Mond entwickelt hat: Eine Videotour]

Dieser ultraschnelle Spin ist eine der wichtigen Bedingungen, die erforderlich sind, damit die Theorie des atmosphärischen Verlustes funktioniert, sagte Stewart.

Das andere Kriterium ist das Vorhandensein terrestrischer Magma-Ozeane – und diese Hypothese wird jetzt durch neue Daten von Vulkanen gestützt.

Vulkanische Erinnerung
Tucker und Mukhopadhyay, die ihre Arbeit auf der 44. Lunar and Planetary Science Conference im März präsentierten, haben Elemente von Vulkanen in Island entnommen, deren Gesteine ​​zu den ältesten der Erde gehören und somit die geochemischen Signaturen der sogenannten den meisten Mantel, dem Kern des Planeten am nächsten.

Sie untersuchten auch Elemente, die in Vulkanen gefunden wurden, die den oberen Mantel beproben, wie zum Beispiel mittelozeanische Rückenbasalte am Boden des Atlantiks.

Sie fanden heraus, dass sich Elemente im tiefen Erdmantel, die eine sehr alte Chemie aus der Zeit der Erdentstehung beibehalten haben, stark von denen im oberen Erdmantel unterscheiden, die wir heute sehen.

Insbesondere das Vorhandensein der beiden Edelgase Helium und Neon sei heute ganz anders als früher, sagte Stewart. Beide Gase sind auf der heutigen Erde sehr selten, aber im Sonnensystem im Überfluss vorhanden.

Und wie von der tiefen Erde "dokumentiert" wurde, enthielt unser Planet, als er gerade erst entstand, viel mehr Helium und Neon.

„Die Schlussfolgerung ist, dass (der unterste Mantel) von der nachfolgenden Evolution nicht vollständig überdruckt wurde und uns hilft, Ereignisse zu lokalisieren, die zu dem Planeten führen mussten, den wir heute sehen“, sagte Stewart.

Wie und warum sind diese Gase verschwunden?

Während Helium nicht gravitativ an die Erde gebunden ist, ist es Neon, und es braucht einen starken "Kick", um zu entkommen.

„Damit eine so dramatische Veränderung eintreten kann, kann man das nicht nur mit einem offenen Verlust von oben erreichen – stattdessen muss man die gesamte Atmosphäre bei einem katastrophalen Ereignis, einem riesigen Einschlag, ausstoßen“, sagte Stewart.

Neben atmosphärischen Verlusten, die durch Einschläge verursacht werden, die das gesamte Gestein schmelzen, um Magma-Ozeane zu erzeugen, müsste die Erde mehrere Einschläge erleiden, um das heutige Verhältnis von Neon zu Helium zu erreichen. Mit anderen Worten, die Erde hat wahrscheinlich mehrmals ihre Uratmosphäre verloren, und die Magma-Ozeane schmolzen mehr als einmal.

Der letzte Einschlag, sagt Stewart, führte zur Entstehung des Mondes und führte zu dem Verhältnis der Gase, die wir heute haben. "Ein einzelner Aufprall reicht nicht aus, es mussten mindestens zwei, wahrscheinlich mehr, sein, damit das funktioniert", sagte Stewart.

Kein Mischen?
Die Idee, dass die Wachstumsstadien der Erde in der Chemie aufgezeichnet werden, ist relativ neu.

Zuvor argumentierten Forscher, dass während der Entstehung unseres Planeten (bekannt als Akkretion) mit einem mondbildenden Einschlag die Proto-Erde geschmolzen und so vermischt wurde, dass sie ihr Wachstum "vergaß" - alle Daten wurden gelöscht.

"Aber jetzt haben wir gelernt, dass Daten nicht gelöscht wurden, und es ist aufregend, weil wir jetzt Hinweise auf die Wachstumsstadien haben", sagte Stewart.

She added that the next step would be to calculate exactly under what impact conditions the early atmosphere actually might have been blown off.

But if the early atmosphere disappeared due to an impact, how did the Earth get its atmosphere back and how did it finally evolve into the one we have today?

Stewart says that after the last giant smashup that finally formed the moon, the Earth continued to form, accreting planetesimals — mountain-size space rocks that stuck to it, making it bigger.

"These planetesimals delivered some of Earth’s volatiles," she says, eventually bringing the atmosphere to the state it is in today. Volatiles are elements able to escape very easily.

Ian Crawford of Birkberk College, University of London, who was not involved in the study, said that the theory sounded plausible "because multiple impacts are expected to happen in the context we think the solar system was put together."

"It's true that each time you have a giant impact you expect a magma ocean to form. And the early planets are expected to have a transient atmosphere, so it is possible that the atmosphere would be released if the magma ocean solidified."

Another researcher who did not take part in the research, Robin Canup of the Southwest Research Institute in Boulder, Colo., said Stewart's theory sounded "very interesting."

But, she said, "The issue is whether we require a specific sequence of multiple impacts to form the moon. Once you do that, [you assume] that each of them probably have a somewhat small probability. When you multiply these probabilities together, you end up with a very small probability.


The moon had a magnetic field that helped protect Earth's atmosphere

The moon may have kept our planet’s atmosphere safe from a more active sun 4 billion years ago, with a magnetic field that has long since disappeared.

While the moon has no magnetic field of note today, recent evidence from rock samples brought back by the Apollo missions show that between 4.2 and 3.4 billion years ago, when the moon was more than twice as close to Earth as it is now, it did have a magnetic field that was at least as strong as Earth’s present magnetic field.

James Green at NASA, Washington DC, and his colleagues used this information to model the interaction of the early moon’s magnetic field with Earth. They found that the magnetic fields of the moon and Earth should have combined to create a protective magnetosphere.

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“The tidal forces from Earth interacting with the moon probably helped keep the current going and the magnetosphere active for several hundred million years,” says Green. Ultimately, the moon drifted away from Earth and its core cooled. “Its field died,” says Green.

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The combined field would solve a key problem with the young Earth. Scientists believe the sun was more active in its early life, ejecting up to 100 times more solar particles than now. This should have stripped Earth of its atmosphere, making prospects for life bleak. But instead life flourished. “We now know it had help, and that help came from the moon,” says Green.

Sampling the moon at its poles could reveal if the model is correct. At these locations, particles from Earth’s atmosphere such as nitrogen should have passed along the moon’s magnetic field lines and hit the ground, where they might still be detectable today.

Confirming the model could have implications in the hunt for life beyond our solar system. “Let’s look for terrestrial exoplanets that have moons,” says Green. “If those moons are large, they may have produced the same kind of protective effect.”


Is the moon below, in or above Earth’s atmosphere?

At its closest point of orbit, the Moon is 363,300 kilometres (225,700 miles) from Earth, while at its furthest point it is over 384,400 kilometres (238,900 miles) away.

The exosphere is the uppermost layer of Earth’s atmosphere and marks a transitional zone between the atmosphere’s lower layers and interplanetary space. The exosphere is comprised of various light gases, which include hydrogen, helium, carbon dioxide and atomic oxygen.

At its lowest point, which lies at the upper boundary of the thermosphere and is referred to as the exobase, the exosphere is about 480 kilometres (300 miles) above the terrestrial surface of Earth. The beginning of the exosphere varies, however, and no fixed point can be remarked, leading to the exosphere being roughly characterised by a reading of negligible atomic particle collisions, which reduce continuously the further the exosphere extends into space.

At the exosphere’s upper boundary, which is technically theoretical, its altitude above our planet is approximately 190,000 kilometres (120,000 miles), which is toughly half the distance to the Moon.

As such, regardless of where the Moon is in its orbit of Earth, it always lies outside and above our planet’s exosphere.


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