Atmosfera Bulan: Ionosfera mempunyai Ketumpatan Plasma yang tinggi  

Salah satu perkara yang paling indah tentang ibu Bumi ialah kehadiran an suasana. Kehidupan di Bumi tidak mungkin berlaku tanpa helaian udara yang meriah yang sepenuhnya merangkumi Bumi dari sekeliling. Pada fasa awal evolusi atmosfera pada zaman geologi, tindak balas kimia dalam kerak bumi merupakan sumber gas yang kritikal. Walau bagaimanapun, dengan evolusi kehidupan, proses biokimia yang berkaitan dengan kehidupan mengambil alih dan mengekalkan keseimbangan gas semasa. Terima kasih kepada pengaliran logam lebur di bahagian dalam Bumi yang menimbulkan medan magnet Bumi yang bertanggungjawab untuk pesongan kebanyakan angin suria yang mengion (aliran berterusan zarah bercas elektrik iaitu plasma yang berasal dari atmosfera suria) dari Bumi. Lapisan paling atas atmosfera menyerap sinaran pengion yang tinggal, seterusnya menjadi terion (oleh itu dipanggil ionosfera).  

Adakah Bulan, satelit semula jadi Bumi, mempunyai atmosfera?  

Bulan tidak mempunyai atmosfera seperti yang kita alami di Bumi. Medan gravitinya lebih lemah daripada Bumi; manakala halaju melarikan diri di permukaan Bumi adalah kira-kira 11.2 km/sec (rintangan udara diabaikan), di permukaan Bulan ia hanya 2.4 km/sec yang jauh lebih rendah daripada halaju purata akar (RMS) molekul hidrogen di Bulan. Akibatnya, kebanyakan molekul hidrogen terlepas ke ruang dan Bulan tidak dapat mengekalkan sebarang kepingan gas yang ketara di sekelilingnya. Walau bagaimanapun, ini tidak bermakna Bulan tidak mempunyai atmosfera sama sekali. Bulan mempunyai atmosfera tetapi ia sangat nipis sehingga keadaan vakum hampir berlaku di permukaan Bulan. Atmosfera Bulan sangat nipis: kira-kira 10 trilion kali lebih nipis daripada atmosfera Bumi. Ketumpatan atmosfera Bulan adalah setanding dengan ketumpatan pinggiran terluar atmosfera Bumi¹. Dalam konteks inilah ramai yang berpendapat bahawa Bulan tidak mempunyai atmosfera.  

. Bulan suasana adalah penting untuk masa depan manusia. Oleh itu terdapat beberapa siri kajian sejak 75 tahun yang lalu.  

NASAMisi Appolo membuat sumbangan besar apabila ia mula-mula dikesan Bulan suasana⁴. Lunar Eksperimen Komposisi Atmosfera (LACE) Apollo 17 menemui sejumlah kecil bilangan atom dan molekul (termasuk helium, argon, dan mungkin neon, ammonia, metana dan karbon dioksida) pada permukaan Bulan¹. Selepas itu, pengukuran berasaskan tanah menemui wap natrium dan kalium di atmosfera Bulan menggunakan spektroskopi garis pelepasan². Terdapat juga laporan mengenai penemuan ion logam yang terpancar dari Bulan antara planet ruang dan H₂Wahai ais di kawasan kutub Bulan³.  

Untuk 3 Ga terakhir (1 Ga atau giga-annum = 1 bilion tahun atau 10⁹ tahun), atmosfera Bulan adalah stabil dengan eksosfera sempadan permukaan berketumpatan rendah (SBE). Sebelum itu, Bulan mempunyai suasana yang lebih menonjol, walaupun sementara disebabkan oleh aktiviti gunung berapi yang besar di Bulan⁴.

Kajian yang diterbitkan baru-baru ini menggunakan ukuran daripada bulan ISRO pengorbit mendedahkan bahawa ionosfera Bulan boleh mempunyai ketumpatan elektron yang sangat tinggi. The Bulan ketumpatan elektron permukaan boleh setinggi 1.2 × 10⁵ per cm padu tetapi angin suria bertindak sebagai agen penyingkiran yang kuat menyapu semua plasma ke antara planet sederhana⁵. Walau bagaimanapun, penemuan yang menarik ialah pemerhatian kandungan elektron yang tinggi di kawasan bangun (wilayah gangguan mengekori dalam angin suria dalam arah anti-matahari). Ia lebih besar daripada arah siang memandangkan hakikat bahawa sinaran suria mahupun angin suria tidak berinteraksi secara langsung dengan zarah neutral yang tersedia di rantau ini⁶. Kajian menunjukkan bahawa ion dominan di kawasan bangun ialah Ar^+, dan Ne⁺ yang mempunyai jangka hayat yang lebih lama daripada ion molekul (CO₂^+, dan H₂O⁺ ) yang dominan di kawasan lain. Kerana hayat mereka yang lebih tinggi, Ar⁺ dan Ne⁺ ion bertahan di kawasan bangun manakala ion molekul bergabung semula dan hilang. Ketumpatan elektron tinggi didapati juga berhampiran Bulan kawasan kutub semasa tempoh peralihan suria^5,6. 

NASA Misi Artemis ke Bulan yang dirancang bertujuan untuk menubuhkan Kem Pangkalan Artemis di Bulan permukaan dan Gerbang masuk Bulan orbit. Ini pastinya akan membantu kajian yang lebih terperinci dan langsung tentang Bulan suasana⁷.  

*** 

Rujukan:  

1. NASA 2013. Adakah Terdapat Suasana di Bulan? Boleh didapati dalam talian di https://www.nasa.gov/mission_pages/LADEE/news/lunar-atmosphere.html#:~:text=Just%20as%20the%20discovery%20of,of%20Earth%2C%20Mars%20or%20Venus.  

2. Potter AE dan Morgan TH 1988. Penemuan Wap Natrium dan Kalium dalam Atmosfera Bulan. SAINS 5 Ogos 1988 Jld 241, Keluaran 4866 ms 675-680. DOI: https://doi.org/10.1126/science.241.4866.67 

3. Stern SA 1999. Suasana bulan: Sejarah, status, masalah semasa, dan konteks. Ulasan tentang Geofizik. Pertama diterbitkan: 01 November 1999. Jilid37, Keluaran 4 November 1999. Halaman 453-491. DOI: https://doi.org/10.1029/1999RG900005 

4. Needham DH dan Kringab DA 2017. Gunung berapi bulan menghasilkan suasana sementara di sekitar Bulan purba. Surat Sains Bumi dan Planet. Jilid 478, 15 November 2017, Muka Surat 175-178. DOI: https://doi.org/10.1016/j.epsl.2017.09.002  

5. Ambili KM dan Choudhary RK 2021. Taburan tiga dimensi ion dan elektron dalam ionosfera bulan berasal daripada tindak balas fotokimia. Notis Bulanan Persatuan Astronomi Diraja, Jilid 510, Isu 3, Mac 2022, Halaman 3291–3300, DOI: https://doi.org/10.1093/mnras/stab3734  

6. Tripathi KR, et al 2022. Kajian tentang ciri ciri ionosfera bulan menggunakan frekuensi dwi radio eksperimen sains (DFRS) di atas kapal pengorbit Chandrayaan-2. Notis Bulanan Persatuan Astronomi Diraja: Surat, Jilid 515, Terbitan 1, September 2022, Halaman L61–L66, DOI: https://doi.org/10.1093/mnrasl/slac058  

7. NASA 2022. Misi Artemis. Boleh didapati di https://www.nasa.gov/specials/artemis/ 

***