Med månen som det mest framträdande föremålet på natthimlen och en viktig källa till en osynlig drag som skapar tidvatten, trodde många forntida kulturer att det också skulle kunna påverka vår hälsa eller sinnestillstånd - ordet "galning" har sitt ursprung i detta tro. Nu avslöjar en kraftfull kombination av rymdskepp och datorsimulering att månen verkligen har ett långtgående, osynligt inflytande - inte på oss utan på solen, eller mer specifikt, solvinden.
Solvinden är en tunn ström av elektriskt ledande gas kallad plasma som ständigt blåses från solens yta i alla riktningar med cirka en miljon mil per timme. När en särskilt snabb, tät eller turbulent solvind slår på jordens magnetfält kan den generera magnetiska och strålningsstormar som kan störa satelliter, elnät och kommunikationssystem. Den magnetiska "bubblan" som omger Jorden skjuter också tillbaka på solvinden och skapar en bågschock tiotusentals mil över jordens dagssida där solvinden smälter in i magnetfältet och bromsar brått från supersonisk till subsonisk hastighet.
Till skillnad från jorden är månen inte omgiven av ett globalt magnetfält. "Man trodde att solvinden kraschar in i månens yta utan någon varning eller" skjuta tillbaka "på solvinden, säger Dr. Andrew Poppe från University of California, Berkeley. Nyligen har emellertid en internationell flotta av månbana rymdfarkoster upptäckt tecken på Månens närvaro ”uppströms” i solvinden. "Vi har sett elektronstrålar och jonfontener över månens dagssida", säger Dr. Jasper Halekas, också från University of California, Berkeley.
Dessa fenomen har sett så långt som 10 000 kilometer över månen och genererar en slags turbulens i solvinden framför månen, vilket orsakar subtila förändringar i solvindens riktning och densitet. Elektronstrålarna sågs först av NASA: s Lunar Prospector-uppdrag, medan det japanska Kaguya-uppdraget, det kinesiska Chang'e-uppdraget och det indiska Chandrayaan-uppdraget såg jonflöden i låga höjder. NASA: s ARTEMIS-uppdrag har nu också sett både elektronstrålarna och jonflödena, plus nyligen identifierade elektromagnetiska och elektrostatiska vågor i plasma före månen, på mycket större avstånd från månen. "Med ARTEMIS kan vi se plastringen och vika lite, förvånansvärt långt borta från månen," säger Halekas. ARTEMIS står för ”Acceleration, Reconnection, Turbulence and Electrodynamics of the Moon’s Interaction with the Sun”.
"En uppströms turbulent region som kallas 'förskocken' har länge varit känd för att före jordens bågschock, men upptäckten av ett liknande turbulent lager vid månen är en överraskning," säger Dr. William Farrell från NASA: s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Md. Farrell, är ledare för NASA Lunar Science Institute: s dynamiska svar på miljön vid månen (DREAM), lunar Science Center, som bidrog till forskningen.
Datorsimuleringar hjälper till att förklara dessa observationer genom att visa att ett komplext elektriskt fält nära månens yta genereras av solljus och solvindens flöde. Simuleringen avslöjar att detta elektriska fält kan generera elektronstrålar genom att accelerera elektroner sprängda från ytmaterial med ultraviolett ljus i solen. Relaterade simuleringar visar också att när joner i solvinden kolliderar med gamla, "fossila" magnetfält i vissa områden på månens yta, reflekteras de tillbaka i rymden i ett diffust, fontänformat mönster. Dessa joner är mestadels de positivt laddade jonerna (protoner) av väteatomer, det vanligaste elementet i solvinden.
"Det är anmärkningsvärt att elektriska och magnetiska fält inom bara några meter från månens yta kan orsaka turbulensen vi ser tusentals kilometer bort," säger Poppe. När de utsätts för solvindar, andra månar och asteroider i solsystemet borde också ha detta turbulenta lager över sina dagsidor, enligt teamet.
"Att upptäcka mer om detta lager kommer att öka vår förståelse av månen och potentiellt andra kroppar eftersom det tillåter information om förhållanden mycket nära ytan att sprida sig till stora avstånd, så ett rymdskepp kommer att få förmågan att praktiskt taget utforska nära dessa föremål när det faktiskt är långt borta, ”sa Halekas.
Forskningen beskrivs i en serie med sex artiklar som nyligen publicerats av Poppe, Halekas och deras kollegor vid NASA Goddard, U.C. Berkeley, U.C. Los Angeles och University of Colorado i Boulder i Geophysical Research Letters och Journal of Geophysical Research. Forskningen finansierades av NASA: s Lunar Science Institute, som förvaltas vid NASA: s Ames Research Center, Moffett Field, Kalifornien, och övervakar månens vetenskapscenter DREAM.
