月には、月の表面から跳躍し、月の表面に落下する移動するダスト粒子の希薄な雰囲気があるように見えることがあります。サーベイヤーとアポロの時代に最初に見られたこれらの観察は完全に予想外であり、今日の科学者たちはまだこの現象を理解しようとしています。
月面で何か奇妙なことが起こっていたという最初の兆候は、1960年代に、西の地平線に向かっているサーベイア宇宙船のカメラが、数時間にわたって続いていた明るいホバリング雲に気づいたときでした。
「他にもこの種の観察の断片はたくさんあります」とコロラド大学ボルダーの大気および宇宙物理学研究所のミハリーホラニー博士は言いました。 「たとえば、月を周回する軌道に留まったアポロコマンドモジュールの宇宙飛行士は、暗い空の画像を撮ることを望んでいましたが、惑星間の空間には塵からの散乱光があります。しかし、明るさも月面に追随しているように見え、どういうわけか塵が月の表面から降りてきていることを示しています。」
アポロ8、10、および15の宇宙飛行士はすべてこのような塵の雲を報告しましたが、1972年のアポロ17は、月の日の出または月の入りの前に、約10秒間「バンド」、「ストリーマー」、または「ミステリー光線」を繰り返し見たりスケッチしたりしました。
ミステリーに加えて、アポロ17号にも、宇宙飛行士によって表面に配置された塵探知機、月のエジェクタと隕石の実験がありました。これは、月に衝突する微小隕石の高速の影響を測定するためのものでした。
「代わりに、月のその場所で日が夜になり夜が昼になったとき、測定値は100倍に増加した粒子フラックスの増加を示しました」とホラニーは言いました。
「これらの測定値のどれもがどういうわけか別の説明があります。しかし、これらの観察の全体は、空気のない体の上であっても、ほこりが動き回って生き返ることができることを認識することによって最もよく説明されるようです。」
月には大気がないと考えられていたとしても、ホラニーは月のプラズマと放射環境に関連している可能性が高い他のプロセスを次のように述べています。「表面近くの月の環境の電気力学的プロセスは十分に強い電界と表面を持つことができます。ほこりを壊し、どういうわけかそれを混ぜたり、表面の周りに移動したりするのに十分な静電荷。」
言い換えれば、月面の帯電により、日光の変化によってダストが浮上し、何らかの方法で沈殿します。
ホラニー氏によると、この種の現象は、水星、彗星、小惑星などの他の空気のない天体でも見られたという。
「たとえば、小惑星エロスに近づいている」とホラニーは言った、「人々はクレーターの底が細かい塵で満たされ、十分な雰囲気がなく、そして小惑星が小さすぎて小惑星の揺れがあることに気づきました–小惑星版の地震—ほこりを閉じ込めたり、塵を堆積させたり、他の地域から移動させたりする可能性のある輸送は、おそらくプラズマ効果です。」
Horanyiと他の科学者は実験室実験を行って、月の環境を再現し、ダストの輸送が行われているかどうかを確認しました。
「最初の一連の実験では、ほこりの粒子が付いた表面の一部だけを想像してください。この表面に光を当てます」と彼は言った、「半分が照らされるように、半分は照らされず、ターミネーター領域があると偽って、太陽が一方の側に設定され、まだ反対側に光を輝いていること。適切な特性を備えた表面に光を当てると、光電子を放出できますが、照明側からのみ電子を放出し、それらの電子の一部は暗い側に着地します—照明上にプラスの余剰電荷があります夜側に負の電荷が蓄積します。数ミリメートルにわたって、おそらく1ワットまたは数ワットの電位差を簡単に生成できます。これは、実際には小規模ではありますが、非常に強力な電界として解釈されます。これは、1メートルを超えるキロワットのようなものです。しかし、もちろん、それは鋭い境界の上にのみ存在し、その鋭い境界は、塵が最初にどのように移動するかを理解するための鍵になるかもしれません。」
ホランニーは、境界が一致する過渡的な領域で–明るい境界と暗い境界、または表面がプラズマにさらされている場所とそうでない場所の間の境界–これらの鋭い遷移が実際にほこりと残りの表面との間の付着を克服して開始する可能性があると述べました移動。
「そして、そこで話が本当に面白くなる」と彼は言った。
うまくいけば、LADEE（Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer）と呼ばれる新しいミッションがこの謎を説明するのに役立ちます。 2013年に打ち上げられ、30-50kmの水面に近い低月軌道を飛行する予定です。 NASAは宇宙飛行士を月に送る予定がないため、LADEEのミッションは以前考えられていたものと少し異なるかもしれませんが、それでも実施すべき重要な科学があります。
これには、Horanyiが構築を支援している3つの機器、赤外線イメージャー、中性質量分析計、およびダスト検出器が搭載されます。
「それがうまくいけば、人々が表面から浮上していると主張する、非常に小さい、小さい粒子を測定することができるでしょう」とホラニスは言いました。 「また、これらの機器を組み合わせることで、1970年代初頭以来、ダストが実際に活発に輸送され、月面をあちこち動くかどうかというこの議論に終止符が打たれることを願っています。」
