Kreationisten argumentierten lange Zeit, dass die Staubschicht auf dem Mond zu dünn sei, wenn tatsächlich seit Milliarden von Jahren Staub darauf gefallen wäre. Sie stützten diese These auf frühe Schätzungen – von Evolutionisten – über den Zustrom von Mondstaub und die Sorge, dass Mondpioniere in dieser Staubschicht ertrinken würden. Diese frühen Schätzungen waren jedoch falsch, und als die Apollo-Landungen stattfanden, machte sich die NASA keine Sorgen mehr über das Tauchen. Daher kann eine Staubschicht auf dem Mond nicht die Jugend des Mondes (und auch sein Alter) beweisen. Siehe auch. Mondstaub und das Zeitalter des Sonnensystems (Professionelles Englisch).

NASA-Computer stellten bei der Berechnung der Planetenpositionen einen Mangel von einem Tag und 40 Minuten fest, was den „langen Tag“ von Josua (Josua 10) und die Verschiebung der Sonnenuhr unter Hiskia (2. Könige 20) beweist.

Diese These wird von Mainstream-Kreationistenorganisationen nicht unterstützt, ist aber eine weit verbreitete Fabel, insbesondere im Internet.

Im Wesentlichen dieselbe Geschichte, die mittlerweile im Internet weit verbreitet ist, erschien 1936 in dem etwas apokryphen Buch The Harmony of Science and Scripture (von Harry Rimmer). Offensichtlich hat jemand Unbekanntes es mit den Namen moderner Organisationen und moderner Computergeräte verziert.

Darüber hinaus ist diese ganze Geschichte mathematisch unmöglich – sie erfordert fester Bezugspunkt bis zum langen Tag Josuas. Um einen Mangel an einem beliebigen Tag zu erkennen, müssten wir im Wesentlichen sowohl astronomische als auch historische Aufzeichnungen in Einklang bringen. Und um einen 40-Minuten-Mangel zu erkennen, müssen diese Referenzpunkte innerhalb weniger Minuten bekannt sein. Die Tatsache, dass der Zeitpunkt der von einem bestimmten Ort aus beobachteten Sonnenfinsternisse genau bestimmt werden kann, ist zweifellos wahr. Doch die alten Aufzeichnungen zeichneten die Zeit nicht so genau auf, so dass der erforderliche Abgleich einfach unmöglich ist. Auf jeden Fall ereignete sich die erste historisch aufgezeichnete Sonnenfinsternis im Jahr 1217 v. Chr., etwa zwei Jahrhunderte nach Josua. Daher konnte kein Computer den fehlenden Tag erkennen. Zur historischen und wissenschaftlichen Bestätigung, dass es sich bei dieser angeblichen Entdeckung um einen Mythos handelt, siehe auch. Hat die NASA einen „fehlenden Tag“ entdeckt? („Hat die NASA den „fehlenden Tag“ entdeckt?)

Bitte beachten Sie, dass die Widerlegung dieses Mythos nicht bedeutet, dass die Ereignisse von Josua 10 nicht stattgefunden haben. Details der Geschichte bestätigen ihre Echtheit, so wurde beispielsweise auch der Mond langsamer. Dies war nicht notwendig, um den Tag zu verlängern, aber es wäre im Koordinatensystem der Erde beobachtet worden, wenn Gott dieses Wunder vollbracht hätte, indem er die Rotation der Erde verlangsamt hätte. Sehen Sie sich Joshuas langen Tag an – ist das wirklich passiert? („Der lange Tag Josuas – ist es wirklich passiert?“)

Das Problem des Mondstaubs interessierte mich im Zusammenhang mit den Plänen, Helium-3 auf dem Mond abzubauen. Ich gab „Mondstaub“ in die Suchmaschine ein, folgte den Links, strich einzelne Fakten heraus und bekam, was ich bekam. Es stellt sich heraus, dass es sich um eine sehr interessante Substanz handelt! In Klammern stehen meine Kommentare: (meine Kommentare).

(Mondstaub)

Mondstaub ist fein wie Pulver, aber er schneidet genauso gut wie Glas.

Staub bedeckt nicht nur die Oberfläche des Mondes, er erhebt sich auch fast hundert Kilometer darüber und bildet einen Teil seiner Exosphäre, in der Partikel durch die Schwerkraft an den Mond gebunden sind, aber so wenig voneinander entfernt sind, dass sie fast nie kollidieren.

Cernan fertigte mehrere Skizzen an, die zeigten, wie sich die Staublandschaft veränderte. Zuerst stiegen Staubströme von der Oberfläche auf und schwebten, dann wurde die resultierende Wolke deutlicher sichtbar, als sich die Raumsonde der Tageslichtzone näherte. Und da es keinen Wind gab, der die Wolke formte, blieb ihr Ursprung ein Rätsel. Es wird angenommen, dass solche Wolken aus Staub bestehen, aber niemand versteht, wie und warum sie entstehen.

(Eine kleine Geschichte der Eröffnung, Erwartungen vs. Realität)
Der britische Astronom R. A. Lyttleton (Lyttleton, 1956, S. 72) ging davon aus, dass die Mondstaubschicht mehrere Kilometer dick war! Gould (1955, S. 585) schlug außerdem vor, dass die flachen Mondebenen extrem staubig seien. Shoemaker (1965, S. 75) sagte voraus, dass die Staubschicht auf dem Mond mehrere zehn Meter messen sollte. Asimov (1959, S. 36) schrieb: „Ich stelle mir die erste Raumstation vor, die einen herrlichen flachen Landeplatz gewählt hatte, langsam landete ... und aus dem Blickfeld verschwand und in Staub versank.“

Allerdings fand 1965 eine Konferenz über die Struktur der Mondoberfläche statt (siehe Hess et al., 1966). Insbesondere kam es zu folgendem Schluss: Frühe Ranger-Fotografien und Studien der optischen Eigenschaften des gestreuten Sonnenlichts, das von der Mondoberfläche reflektiert wird, zeigen, dass Vorhersagen über die Tiefe der Mondstaubschicht nicht wahr waren! Die Frage wurde schließlich klar, als die ersten Raumstationen auf dem Mond auftauchten und insbesondere als der Mensch zum ersten Mal einen Fuß auf die Mondoberfläche setzte. Es stellte sich heraus, dass die Staubschicht unvergleichlich dünner ist, als Evolutionswissenschaftler behaupteten – nur 6,5 cm! Trotz verzweifelter Versuche, die Vorstellungen über die Geschwindigkeit der Staubablagerung zu revidieren oder Mechanismen für seine Verdichtung zu finden, bleibt die Dicke der Staubschicht auf dem Mond ein starker Beweis für ein junges Alter des Mondes. (Die letzte Aussage liegt auf dem Gewissen des Autors der Aussage, aber die Idee selbst schien mir interessant)

Als Neil Armstrong und Buzz Aldrin vom Mond zurückkehrten, hatten sie mehr als 20 Kilogramm Monderde und Mondgestein im Gepäck, die in einem Aluminiumbehälter mit Siegeln verpackt waren. Dank ihnen wurde im Inneren ein Unterdruck aufrechterhalten – wie auf der Mondoberfläche. Doch als der Container die Wissenschaftler im Houston Space Center erreichte, stellten sie fest, dass diese Siegel durch Mondstaub zerstört worden waren. Während sechs Apollo-Flügen konnte in keinem Behälter mit Mondgestein der Unterdruck aufrechterhalten werden. (Wenn diese Informationen wahr sind, dann wurde die Reinheit der Experimente bereits verletzt)

(Mondstaub ist sehr aggressiv)
Mondstaub verstopfte Schraubenlöcher, kontaminierte Werkzeuge, bedeckte die Helmvisiere der Astronauten und zog ihnen die Handschuhe aus. Sehr oft mussten sie bei Arbeiten auf der Mondoberfläche ihre Arbeit unterbrechen, um Kameras und Geräte mit großen – und weitgehend wirkungslosen – Bürsten zu reinigen.

„Die korrosive Natur des Mondstaubs stellt ein größeres Problem für Ingenieure und die Gesundheit der Siedler dar als die Strahlung“, schrieb Apollo 17-Astronaut Garrison in seinem 2006 erschienenen Buch „Return to the Moon“ (Harrison (Jack) Schmitt). Dieser Staub befleckte Raumanzüge und entfernte Schichten der Sohlen von Mondstiefeln. Staub folgte den Astronauten in das Raumschiff. Sie habe nach Schießpulver gerochen und das Atmen erschwert, sagte Schmitt. Niemand weiß genau, welche Wirkung diese mikroskopisch kleinen Partikel auf die menschliche Lunge haben.

(Mondstaub ist magnetisch!)
„Nur die kleinsten Körner (< 20 микрон) полностью реагируют на магнит", замечает Тейлор, но это не страшно, так как именно эти мелкие крупинки чаще всего и составляют главную проблему. Они легче всего проникают в герметичные швы скафандров и забиваются под крышки "запаянных" контейнеров для сбора образцов. И когда Астронавты вошли в лунный модуль в своих пыльных ботинках, мельчайшие частицы пыли взметнулись в воздух, откуда они могли попасть в легкие при вдохе. Это вызвало, по крайней мере, у одного из астронавтов (Шмитта) приступ "сенной лихорадки, спровоцированной лунной пылью". (Возможность проникновения под крышки запаянных контейнеров говорит о сверхтекучести)

Im Dezember 1972 mussten die Apollo-17-Astronauten Harrison Smith und Eugene Cernan auf der Mondoberfläche den Flügel des Mondrovers reparieren, um den „Pfauenschwanz“ aus Staub zu entfernen, der unter ihrem Fahrzeug ausgestoßen wurde.

Staub auf der Erde hat keine magnetischen Eigenschaften. Warum hat Mondstaub sie?

(Darüber, was Mondstaub ist)
„Mondstaub ist keine gewöhnliche Substanz“, erklärt Taylor. „Jedes winzige Mondstaubkorn ist mit einer Glasschicht bedeckt, die nur wenige hundert Nanometer dick ist – 1/100 des Durchmessers eines menschlichen Haares.“ Taylor und seine Kollegen untersuchten diese Beschichtung mit einem Mikroskop und entdeckten „Millionen winziger Eisenpartikel, die im Glas schweben, wie Sterne am Himmel.“ Diese Eiseneinschlüsse dienen als Quelle magnetischer Eigenschaften.

Bei der Untersuchung von Mondstaub entdeckten australische Forscher der Queensland University of Technology, dass die mikroskopisch kleinen Glasbläschen, aus denen er besteht, eine poröse Substanz aus Nanopartikeln enthalten.

Viele der seltsamen Eigenschaften des Mondbodens werden durch das Vorhandensein einer großen Anzahl von Nanopartikeln erklärt, deren Herkunft noch unbekannt ist, da solche kleinen Partikel nicht einmal durch Mahlen der Mondgesteine ​​​​erhalten werden können.

Den Wissenschaftlern gelang es, ein dreidimensionales Bild der darin enthaltenen Substanz zu erhalten, und statt des erwarteten Gases entdeckten sie eine sehr poröse Substanz, die eine große Anzahl von Nanopartikeln enthielt. Und das bedeutet, dass der Weltraum nichts mit der Entstehung von Nanopartikeln zu tun hat – sie wurden vor Glasblasen „geboren“.

Die Bewegung eines einzelnen Staubpartikels ähnelt einem Pendel oder einem oszillierenden Prozess.
Wir haben festgestellt, dass es sich hierbei um eine neue Klasse der Staubbewegung handelt. (!!)

Gibt es Staub auf dem Mond? Was haben Azimov, Clark, Sergei Korolev dazu gesagt? Was hat das Experiment gezeigt? Gibt es Staub rund um den Mond?

Als ich zum Schiff zurückkehrte, stopfte ich meinen Raumanzug in den Container und erinnere mich jetzt, dass alles mit feinem Staub bedeckt war. Irgendein seltsamer Staub, der sich trocken und fein anfühlte, wie Salz; es war schwierig, es abzuwischen.

Stanislaw Lem, „Frieden auf Erden“

Es herrscht kein Vakuum

Vor nicht allzu langer Zeit feierte die Menschheit den 60. Jahrestag des Beginns des Weltraumzeitalters – am 4. Oktober 1957 wurde der erste sowjetische künstliche Erdsatellit gestartet. Danach begannen viele Intellektuelle über bevorstehende Mondmissionen zu spekulieren. Im Jahr 1959 veröffentlichte der amerikanische Science-Fiction-Autor und Popularisierer der Wissenschaft Isaac Asimov in der Zeitschrift einen populärwissenschaftlichen Artikel mit dem Titel „14 Millionen Tonnen Staub pro Jahr“. Science Digest. Obwohl sich „14 Millionen Tonnen“ auf die Staubmenge bezog, die in einem Jahr auf die gesamte Erdoberfläche fällt, ermöglichten uns diese Daten, die erwartete Dicke der Staubschicht auf der Mondoberfläche auf mehrere zehn Meter abzuschätzen. Basierend auf diesen Annahmen schrieb der britische Science-Fiction-Autor Arthur C. Clarke 1961 den Science-Fiction-Roman „Moondust“. Laut der Handlung des Romans verkehren auf dem Mond, der mit einer sehr dicken Staubschicht bedeckt ist, spezielle Staubtransportschiffe zwischen Siedlungen.

Projekte für eine langfristige Mondbesiedlung wurden in der UdSSR seit etwa 1960 im Konstruktionsbüro für allgemeinen Maschinenbau unter der Leitung von V.P. Barmin entwickelt. Die Idee zur Schaffung solcher Siedlungen wurde von S.P. Korolev vorgebracht und die Module, die beim Bau von Stationen in der Antarktis verwendet wurden, als Vorbild genommen. Einige Experten gingen davon aus, dass die Staubschicht jedes landende Fahrzeug absorbieren würde, geschweige denn ein Gebäude. Es gibt eine Legende, dass S.P. Korolev selbst der endlosen Debatte zu diesem Thema ein Ende gesetzt hat. Bei einem der Treffen schrieb er in einen Notizblock: „Der Mond ist fest. S. Korolev“, legte das Datum fest, unterschrieb und überreichte den Zettel mit der „Resolution“ seinem Gegner. Die Legende ist eine Legende, aber seine Notiz mit ungefähr derselben Bedeutung ist erhalten geblieben.

Korolev hatte recht. Bereits 1966 landete die sowjetische automatische Station Luna-9, die unter Berücksichtigung der Annahme ziemlich harter Mondböden (z. B. Bimsstein) entworfen wurde, auf ihrer Oberfläche. Amerikanische Astronauten, die zwischen 1969 und 1972 den Mond besuchten, stellten fest, dass die Staubschicht auf der Mondoberfläche mehrere Zentimeter oder mehrere zehn Zentimeter nicht überschreitet. Aufgrund der Adhäsion bleibt dieser Staub an Raumanzügen von Astronauten (Abb. 1), Oberflächen von Raumfahrzeugen, Instrumenten und Geräten haften. Auf der Oberfläche von mit Staub bedeckten Geräten nimmt die Absorption der Sonnenstrahlung stark zu, was zu Überhitzung führen kann; Auch andere Probleme sind möglich. Die Raumanzüge transportieren Staub in das Mondlandemodul, und während der dreitägigen Reise zurück zur Erde werden die Astronauten in einem Zustand der Schwerelosigkeit in der Luft schwebende Staubpartikel einatmen. Somit ist Mondstaub ein erheblicher Risikofaktor für die Gesundheit von Astronauten.

Bei Raumschiffmissionen Apollo In Richtung Mond wurde festgestellt, dass das Sonnenlicht in der Terminatorregion gestreut wurde: der Zone zwischen „Tag“ und „Nacht“. Dies wiederum führt zur Bildung von Monddämmerungen ( Glühen des Mondhorizonts) und Luftschlangen über der Mondoberfläche (Abb. 2). Nachfolgende Beobachtungen zeigten, dass Lichtstreuung höchstwahrscheinlich an geladenen Staubpartikeln auftritt, deren Quelle die Mondoberfläche ist. Daten zum Abstieg von Raumfahrzeugen Landvermesser ließen den Schluss zu, dass mikrometergroße Staubpartikel etwa 10–30 cm von der Mondoberfläche entfernt schweben können. In Missionen Apollo Visuelle Beobachtungen wurden durchgeführt, um die Existenz von Staub im Submikronbereich in der Mondexosphäre in Höhen bis zu 100 km nachzuweisen. Das Vorhandensein von Staub im Submikronbereich über dem Mond wird durch aktuelle Beobachtungen des amerikanischen Mondorbiters LADEE bestätigt ( Mondatmosphären- und Staubumgebungs-Explorer). Es stellte sich heraus, dass sich um den Mond zumindest in einer Höhe von 1 bis 260 km eine kontinuierliche Staubwolke befindet.

Im Allgemeinen ist der Raum über dem Mond im Gegensatz zu bestehenden Vorstellungen kein völliges Vakuum. Es gibt eine verdünnte Mondatmosphäre, die neutrale Atome und Moleküle, Ionen, Elektronen und geladene Staubpartikel enthält. Hier sind zum Beispiel die Konzentrationen von Gasen vor Sonnenaufgang (LACE-Daten, Experiment zur Zusammensetzung der Mondatmosphäre): CO und CO 2 - 1∙10 3 cm−3, N 2 - 8∙10 2 cm−3, CH 4 - 1∙10 4 cm−3, und bei Inertgasen ist He vorhanden - 2∙10 3 cm−3 tagsüber und 4∙10 4 cm−3 nachts und Ar - 1∙10 5 cm−3 tagsüber und 4∙10 4 cm−3 nachts.

Es ist allgemein anerkannt, dass Staub über der Mondoberfläche nicht für sich allein lebt, sondern ein integraler Bestandteil des Plasma-Staub-Systems ist (Abb. 3). Die Oberfläche des Mondes wird unter dem Einfluss elektromagnetischer Strahlung der Sonne, des Sonnenwindplasmas und des Plasmas aus dem Schweif der Erdmagnetosphäre aufgeladen. Bei der Wechselwirkung mit Strahlung emittieren Mondgesteine ​​aufgrund des photoelektrischen Effekts Elektronen; Darüber hinaus werden sie durch über der Mondoberfläche schwebende Staubpartikel versorgt, die ebenfalls Sonnenlicht absorbieren. Allerdings emittieren Staubpartikel, die sich auf der Oberfläche des Mondes oder in der oberflächennahen Schicht befinden, nicht nur, sondern absorbieren auch Photoelektronen sowie Photonen der Sonnenstrahlung, Elektronen und Ionen des Sonnenwinds; Wenn sich der Mond im Schweif der Erdmagnetosphäre befindet, dann die Elektronen und Ionen des Magnetosphärenplasmas. Alle diese Prozesse führen zur Aufladung von Staubpartikeln, ihrer Wechselwirkung mit der geladenen Oberfläche des Mondes, ihrer Bewegung und möglicherweise zum Aufstieg.

Staub und temporäre Atmosphären

Die sogenannten temporären Atmosphären gelten als wichtige Quelle für Staubpartikel im Raum über der Mondoberfläche. Bei kosmischen Körpern, die keine eigene Atmosphäre haben, wie Mond, Merkur und Asteroiden, entstehen diese Atmosphären durch Kollisionen mit relativ großen Meteoroiden oder Raumfahrzeugen. Eine solche temporäre Atmosphäre wurde nahe der Mondoberfläche entdeckt. Berechnungen für einen 10 cm großen Meteoroiden, der sich mit einer Geschwindigkeit von 20 km/s bewegt, zeigen, dass sich beim Auftreffen eines solchen Meteoroiden auf die Mondoberfläche eine Wolke bildet. Feder- Fackel) aus verdampfter Substanz, mit konischer Form (Abb. 4). In 2,5 Sekunden erreicht die Fahnenhöhe 10 km, der Radius erreicht 5 km und die charakteristische Dichte sinkt auf 10–15 g/cm 3 . Danach beginnt die kollisionsfreie Phase der Evolution – die freie Streuung von Atomen und Molekülen. Gleichzeitig werden durch den Sonnenwind Atome und Moleküle ionisiert und es entsteht Plasma.

Neben Elektronen, Ionen und Neutralstoffen enthält das Plume-Plasma Mikropartikel. Bei der ersten Art von Partikeln handelt es sich um kleine Tropfen; sie entstehen durch Kondensation während der Ausdehnung der Substanz, in der sich 20–30 % der Substanz ansammeln. Solche Tropfen haben ungefähr die gleiche Größe – etwa 3 Mikrometer – und fliegen mit einer Geschwindigkeit von 3–5 km/s. Dies ist mehr als die zweite Fluchtgeschwindigkeit des Mondes (2,38 km/s), sodass sie den Mond verlassen und einige von ihnen die Erde erreichen. Die zweite Art von Partikeln – Staub – wird aus einem Krater ausgeschleudert, der durch die Kollision eines Meteoroiden und einer Regolithschicht (Mondgestein) entsteht. Die typische Größe dieser Partikel beträgt 30 Mikrometer, die Geschwindigkeit beträgt 0,3–1 km/s. Wäre der Meteoroid 10 cm groß, dann wären das Ergebnis etwa 4∙10 11 Teilchen. Diese Teilchen verlassen den Mond nicht, sondern fallen bei einer Geschwindigkeit von 0,3 km/s in etwa 20 s zurück; ihre maximale Hubhöhe beträgt 3 km. Bei einem solchen Meteoroiden dehnt sich die Wolke auf 500 km aus – dann werden die Dichten des Plasmas in der Wolke und des Plasmas des Sonnenwinds verglichen und es verschmilzt mit dem kosmischen Hintergrund. Dies geschieht 250 s nach der Kollision.

Gleichzeitig laufen viele andere Prozesse ab (Abb. 5). Insbesondere im optischen Bereich entsteht elektromagnetische Strahlung, die bei Kollisionen ausreichend großer Meteoroiden bereits von der Erdoberfläche aus beobachtet werden kann; Es entsteht eine kollisionsfreie Stoßwellenfront, die mit der Anregung von Turbulenzen im Plasma der Meteoritenfahne verbunden ist. das interplanetare Magnetfeld wird aus der Plume-Region verdrängt; Mikropartikel werden gebildet und geladen; Energieübertragung auf Elektronen, Teilchenbeschleunigung durch Wechselwirkung mit Plasmaturbulenzen; Es entsteht Ultraviolett- und Röntgenstrahlung. Seriöse Rechenmodelle berücksichtigen diese Prozesse auf die eine oder andere Weise.

Staubwolke über dem Mond

Kollisionen großer Meteoroiden mit dem Mond und die Bildung einer vorübergehenden Atmosphäre sind zwar nicht sehr selten, aber immer noch unregelmäßige Phänomene; sie können keine dauerhafte Plasmastaubwolke über dem Mond bilden. Aber es existiert. Zusätzlich zu den LADEE-Daten gibt es auch eine Reihe indirekter Beweise. Beispielsweise führten die sowjetischen Raumsonden Luna-19 und Luna-22 Radiookkultationsmessungen durch, um die Elektronenkonzentration über dem Mond zu bestimmen – sie untersuchten den Durchgang von Radiowellen durch die Mondexosphäre. Es stellte sich heraus, dass über der von der Sonnenstrahlung beleuchteten Seite des Mondes in einer Höhe von 10 bis 30 km die Elektronenkonzentration 500–1000 cm −3 beträgt. Diese Werte stimmen mit Daten aus Radiookkultationsmessungen des Krebsnebels überein, was auf ihre Zuverlässigkeit hinweist.

Die Existenz der Staubwolke lässt sich erklären, wenn man die Einschläge kleiner Meteoriten auf der Mondoberfläche berücksichtigt. Die Konzentration von Staubpartikeln in einer Wolke wird durch den Partikelstrom bestimmt, der durch Meteoriteneinschläge entsteht und über die Mondoberfläche aufsteigt. Die Anzahl der Einschläge von Meteoroiden mit einer Größe von 10–5 cm oder mehr auf die Mondoberfläche beträgt etwa 100 m−2 pro Tag. Die meisten Impaktoren haben eine Größe im Submikron- und Mikrometerbereich und erreichen eine Durchschnittsgeschwindigkeit von etwa 27 km/s.

Wenn ein Meteoroid mit hoher Geschwindigkeit mit der Mondoberfläche kollidiert, wird das Material des Impaktors und des Ziels stark komprimiert und erhitzt. Durch den hohen Druck entsteht eine starke Stoßwelle, die sich vom Epizentrum des Aufpralls ausbreitet und gleichzeitig abschwächt. Dadurch wird es in eine lineare Schallwelle umgewandelt. Um das unter der Oberfläche befindliche Zentrum der Meteoritenexplosion befindet sich eine Zone der Verdunstung von Materie (I), eine Zone des Schmelzens von Materie (II), eine Zone der Zerstörung von Partikeln, aus denen der Mondregolith besteht, und ihre irreversiblen Verformungen (III). ) sowie eine Zone nichtlinearer elastischer Verformungen der Regolithsubstanz (IV) entstehen ), gekennzeichnet durch Druckwerte in einer nichtlinearen Schallwelle, die kleiner als die dynamische Elastizitätsgrenze sind (Abb. 6). Hinter der Zone IV liegt eine Zone linearer elastischer Verformungen (V), in der die Schallwelle als linear betrachtet werden kann.

Wenn sich eine Stoßwelle entlang der Mondoberfläche weit entfernt vom Epizentrum des Meteoriteneinschlags ausbreitet, bildet sich in der oberflächennahen Schicht eine Verdünnungswelle und hinter der Stoßwellenfront erscheint eine vertikale Komponente der Massengeschwindigkeit der Materie, die normalerweise mit zusammenfällt die entlang der Oberfläche gerichtete Geschwindigkeitskomponente innerhalb einer Größenordnung. Durch Berechnung der Tiefe der Spallationsschicht, d Auf dem Mond kann man die Anzahl der Staubpartikel ermitteln, die aufgrund von Meteoriteneinschlägen pro Zeiteinheit über eine Flächeneinheit der Mondoberfläche aufsteigen.

Unterschiedlich viele Teilchen kommen aus unterschiedlichen Zonen und verhalten sich unterschiedlich. Beispielsweise übersteigt die Masse der Partikel, die aus der Zone V linearer elastischer Verformungen der Regolith-Materie stammen und über die Mondoberfläche auf eine Höhe von mehr als 10 m aufsteigen, die Masse der aufsteigenden Materie, die aus anderen Zonen (I–IV) stammt, um 80 Mal. Die Masse der Staubpartikel aus den elastischen Deformationszonen IV und V, die über die Mondoberfläche in Höhen von mehr als 10 km aufsteigen, ist viermal größer als die Masse der aufsteigenden Materie aus den Zonen I–III. Aber nur Material aus der Zone der Verdunstung der Materie (I), der Zone des Schmelzens der Materie (II) sowie der Zone der Zerstörung der Partikel, aus denen der Mondregolith besteht, und ihrer irreversiblen Verformungen (III) kann eine Höhe erreichen von 100 km über der Mondoberfläche und höher. Nur das von der Stoßwelle aus der Verdampfungszone (I) und der Schmelzzone (II) ausgeschleuderte Material steigt auf 700 km.

Die Schmelzzone der Materie (II) spielt eine wichtige Rolle bei der Bildung einer Staubwolke über der Mondoberfläche. Erstens hat ein erheblicher Teil der aus der Materie dieser Zone gebildeten Teilchen eine Geschwindigkeit, die unter der zweiten Fluchtgeschwindigkeit des Mondes liegt, das heißt, sie verlassen ihn nicht für immer, bewegen sich entlang endlicher Flugbahnen und kehren schließlich zur Mondoberfläche zurück der Mond. Aufgrund der Fragmentierung der Substanz aus der Schmelzzone fällt außerdem die Anzahl der Partikel recht groß aus.

Der Prozess der Partikelbildung aus der Schmelzzone sieht qualitativ so aus. Durch einen Meteoriteneinschlag wird der poröse Regolith durch die Stoßwelle auf die Dichte fester Materie komprimiert. Wenn sich beim Erreichen der freien Oberfläche durch die Stoßwelle herausstellt, dass der Druck hinter der Wellenfront größer als der Schwellendruck für das vollständige Schmelzen, aber gleichzeitig kleiner als der Schwellendruck für die vollständige Verdampfung ist, fällt das Material aus vollständig geschmolzen sein (Zone II). Nachdem die Stoßwelle die freie Oberfläche erreicht hat, wird die Hülle durch den dahinter befindlichen expandierenden Dampf in den freien Raum geschleudert. Das durch die Stoßwelle aus der Schmelzzone des Stoffes (II) in den freien Raum geschleuderte Material ist eine Flüssigkeit, die in Fragmente zerfällt. Gleichgewichtströpfchen entstehen, wenn das von Dampf in einem Tröpfchen-Dampf-Strom eingenommene Volumen mit dem Flüssigkeitsvolumen vergleichbar wird. Das numerische Modell schätzt die Tröpfchenkonzentration und das Ergebnis stimmt mit der Konzentration von Staubpartikeln in der Wolke überein, die von der LADEE-Mission beobachtet wurde. Beim Aufsteigen über die Mondoberfläche erstarren flüssige Tropfen der Schmelze und nehmen durch Wechselwirkung mit Elektronen und Ionen des Sonnenwinds sowie mit Sonnenstrahlung elektrische Ladungen auf.

Da ständig Meteoroiden (auch Mikrometeoroiden) auf die Mondoberfläche strömen, existiert die Staubwolke über dem Mond kontinuierlich, was auch den LADEE-Daten entspricht. Dass die Staubwolke durch Material gebildet wird, das durch Meteoroideneinschläge von der Mondoberfläche abgehoben wird, erklärt die Entdeckung der Staubkonzentrationen durch die LADEE-Mission, die bei Wechselwirkungen einiger der jährlichen Meteorschauer mit dem Mond ansteigen, insbesondere während des Hochgeschwindigkeits-Meteorschauers Geminid.

Staub über dem Mond

Bei künftigen Monderkundungen ist geplant, auf den Landemodulen der Stationen Luna-25 und Luna-27 Geräte zu platzieren, die Staubpartikel über der Mondoberfläche direkt erkennen und optische Messungen durchführen.

Staub in der Oberflächenschicht über dem Mond hat seine eigenen Eigenschaften. Dort überwiegen zunächst elektrostatische und Plasmastaubprozesse. Die Oberfläche des Mondes wird unter dem Einfluss elektromagnetischer Strahlung der Sonne, des Sonnenwindplasmas und des Plasmas aus dem Schweif der Erdmagnetosphäre aufgeladen. Bei der Wechselwirkung mit Sonnenstrahlung emittieren sowohl die Mondoberfläche als auch Staubpartikel aufgrund des photoelektrischen Effekts Elektronen und bilden so eine Schicht aus Photoelektronen über der Oberfläche. Aber gleichzeitig absorbieren sowohl Staubpartikel als auch die Oberfläche Photoelektronen, Photonen der Sonnenstrahlung, Elektronen und Ionen des Sonnenwinds, und wenn sich der Mond im Schweif der Erdmagnetosphäre befindet, dann Elektronen und Ionen des Magnetosphärenplasmas. Alle diese Prozesse führen zur Aufladung von Staubpartikeln, zu ihrer Wechselwirkung mit der geladenen Oberfläche des Mondes sowie zum Aufstieg und zur Bewegung von Staub.

Das Interesse an der Beschreibung des Plasma-Staub-Systems in der Nähe des Mondes nahm Ende der 1990er Jahre zu, als Methoden zur Untersuchung von Staubplasma entwickelt wurden. Insbesondere konnte das Plasma-Staub-System in der oberflächennahen Schicht des beleuchteten Teils des Mondes untersucht werden, auch im Bereich hoher Breiten – der geplanten Landezone für die Landemodule der Luna-25 und Luna-27-Stationen.

Die Erforschung des beleuchteten Teils des Mondes ist für diese Projekte wichtig, da solarbetriebene Stationen hauptsächlich während des Mondtages in Betrieb sein werden. In Abb. dargestellt. 7, a–c Histogramme beschreiben Berechnungen der Konzentrationen von Staubpartikeln über der Mondoberfläche für Winkel zwischen der lokalen Normalen und der Richtung zur Sonne von 77°, 82° und 87°. Man erkennt, dass das Verhalten der Teilchen stark von diesem Winkel abhängt. In Abb. 7, G Es wird gezeigt, bis zu welcher maximalen Höhe Staubpartikel aufsteigen können. Die erhaltenen Daten widerlegen die Schlussfolgerungen früherer Studien über die Existenz der sogenannten toten Zone, in der Staubpartikel nicht von der Oberfläche aufsteigen, im Bereich der Mondbreiten um 80° – genau dort, wo sich die Mondlandestationen befinden geplant.

Bei der Berechnung der Parameter eines Plasma-Staub-Systems ist die Quantenausbeute des Mondregoliths wichtig, also die Anzahl der Elektronen, die ein Photon aus der Oberfläche des Regoliths herausschlägt. Die verfügbaren Daten sind noch nicht zuverlässig genug. Sogar in experimentellen Studien von Regolithpartikeln, die in Missionen abgegeben wurden Apollo-14, 15, war es nicht möglich, mit zuvor im Hochvakuum gelagerten Proben zu arbeiten. Manipulationen mit Partikeln wurden in einer inerten Atmosphäre mit Verunreinigungen durchgeführt. War die Oberfläche der Proben Fremdstoffen ausgesetzt, konnte sich ihre Quantenausbeute und Austrittsarbeit verändern.

Diese Parameter müssen mit Methoden bestimmt werden, die die Wechselwirkung von Proben mit Erdluft ausschließen. Allerdings ist es ziemlich schwierig, die Lieferung von Mondboden ohne Kontakt mit der Erdatmosphäre sicherzustellen. Die ideale Lösung des Problems wäre die Forschung direkt auf dem Mond. Ein möglicher Versuchsaufbau ist in Abb. dargestellt. 8. Die Quelle elektromagnetischer Strahlung ist die Sonne; zur Konzentration der Strahlung werden Spiegel verwendet. Das Strahlungsspektrum ändert sich zwar etwas, aber eine Erhöhung der Intensität ermöglicht zuverlässigere Ergebnisse. Als Strahlungsquelle könnte man LEDs oder eine Gasentladungslampe verwenden, deren Spektrum unterscheidet sich jedoch deutlich stärker vom Sonnenspektrum. Um Plasmaparameter zu messen, wird vorgeschlagen, eine Langmuir-Sonde zu verwenden, den Fluss von Photoelektronen sowohl bei Beleuchtung der Mondoberfläche durch eine Lichtquelle als auch in deren Abwesenheit zu erfassen und deren Energiespektrum aufzuzeichnen. Die Ausrüstung für dieses Experiment wird voraussichtlich auf dem Landemodul Luna 27 platziert – an einem Ausleger, der es ermöglicht, es vom Lander wegzubewegen – dadurch wird der Einfluss der vom Modul emittierten Photoelektronen auf die Ergebnisse verringert. Zum gleichen Zweck wird vorgeschlagen, die an den Stab angrenzenden Teile der Vorrichtung mit einem Farbstoff zu bemalen, der die Erzeugung von Photoelektronen reduziert.

Zurück zum Mond

Heute erlebt die Monderkundung eine gewisse Renaissance – die Europäische Union, Indien, China, die USA und Japan haben Pläne zur Monderkundung im 21. Jahrhundert angekündigt. Russland bereitet die Missionen Luna-25, Luna-26 und Luna-27 vor. Die LADEE-Mission der NASA hat die Forschung abgeschlossen. In allen Programmen wird der Untersuchung von Mondstaub große Aufmerksamkeit gewidmet. Während die Daten der Missionen der 1960er und 1970er Jahre es uns ermöglichten, nur das Vorhandensein von Staub in der Exosphäre des Mondes zu beurteilen, beinhalten moderne Missionen eine gezielte Untersuchung der Eigenschaften von Mondstaub. Die Vorbereitung von Mondmissionen wird von entsprechenden theoretischen Studien begleitet, einige der Ergebnisse sind oben aufgeführt. Es bleibt auf Daten zu warten, die es uns ermöglichen, unsere Theorien zu verbessern.

Die Erforschung von Mondstaub wird besonders wichtig, wenn wir uns an Pläne zur Schaffung einer bewohnbaren Mondbasis erinnern, die derzeit recht aktiv diskutiert werden. Wie der Missionsastronaut schrieb Apollo-17 Harrison Schmitt: „Staub ist das Umweltproblem Nummer eins auf dem Mond.“ Es ist eindeutig nicht sinnvoll, insbesondere wenn es in die Lunge gelangt. Während der Expeditionen der 1960er und 1970er Jahre war der Kontakt mit Mondstaub nur von kurzer Dauer, aber wenn langfristige Stützpunkte geschaffen werden, muss das Staubproblem angegangen werden, um ernsthafte gesundheitliche Probleme für die Expeditionsteilnehmer zu vermeiden. Und dieser Staub ist für die Ausrüstung wahrscheinlich nicht von Nutzen.

Einige von Erdbeobachtern, Landungsstationen und Apollo-Astronauten beobachtete Phänomene werden durch das Vorhandensein von Staubpartikeln in der verdünnten Mondatmosphäre erklärt. Aber niemand kann erklären, wie sie dorthin gelangt sind. Vielleicht bringt die LADEE-Sonde, die im August 2013 gestartet wird, Licht ins Dunkel.

Haben Sie schon von einem neuen Restaurant auf dem Mond gehört? Tolles Essen, aber keine Atmosphäre. Dieser Witz ist Jahrzehnte alt und zugegebenermaßen veraltet. Nächstes Jahr wird die NASA eine Sonde in die Mondumlaufbahn schicken, die detaillierte Informationen über die Atmosphäre unseres Satelliten sammeln wird, einschließlich der Situation in der Nähe der Oberfläche und des Einflusses der Umgebung auf den Mondstaub.

Ein geheimnisvolles Leuchten am Mondhorizont, fotografiert von Surveyor-Stationen. Der Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer (LADEE) wird im August 2013 in See stechen. Seine Ausrüstung soll unter anderem diese lästige Frage beantworten: Gibt es dort elektrostatisch aufgewirbelten Mondstaub in der Atmosphäre? In den 1960er Jahren sendeten mehrere amerikanische Landefahrzeuge Bilder von Dämmerungslicht über dem Mondhorizont nach Sonnenuntergang. Darüber hinaus sprachen Astronauten von durchbrechenden Dämmerungsstrahlen vor Sonnenaufgang und Sonnenuntergang. Zusätzlich zu allem sehen irdische Beobachter von Zeit zu Zeit mysteriöse Phänomene auf dem Mond, die unter anderem auch durch die Reflexion des Sonnenlichts an schwebendem Staub erklärt werden. Das wird LADEE tun. „Wenn das Fahrzeug die Gebiete überfliegt, in denen die Apollo-Astronauten Beobachtungen gemacht haben, wissen wir sofort, ob sich dort Staubpartikel befinden oder nicht“, verspricht Rick Elphick vom NASA Research Center der NASA. Ames. Die Sonde wird mit einem hochpräzisen Lunar Dust Experiment (LDEX)-Instrument ausgestattet sein, das in den ersten Wochen nach Beginn der Arbeiten die Staubobergrenze aufdecken wird. Manche Rätsel lassen sich jedoch nur von der Oberfläche aus lösen – zum Beispiel das Rätsel des Leuchtens über dem Horizont. „Wenn LADEE keinen Staub sieht, dann hätten wir Grund, die gleichen Phänomene auf allen anderen „fast luftlosen“ Körpern im Sonnensystem zu erwarten“, fügt Herr Elphick hinzu. Staub stellt keine große Gefahr für die Bewohner zukünftiger Mondbasen dar, aber die Physik dieses Phänomens muss bekannt sein. Heutzutage hat niemand eine vernünftige Erklärung dafür, warum Staub aufsteigt und lange Zeit in der Atmosphäre verbleibt. Der Geologe Harrison „Jack“ Schmitt, der im Dezember 1972 zum letzten Mal den Mond besuchte, erinnert sich, dass viele der Gesteine ​​​​im Wesentlichen frei von Feinstaub waren. Daher geht er davon aus, dass der Staub, sobald er aufgewirbelt ist, nicht herunterfällt.

Eine Skizze einer Monddämmerung, angefertigt von Eugene Cernan (Apollo 17) aus dem Jahr 1972. Das Koronal- und Tierkreislicht ist rot markiert, die geheimnisvollen Dämmerungsstrahlen sind grün markiert. Hergestellt aus Materialien von Space.Com.

Als Neil Armstrong und Buzz Aldrin vom Mond zurückkehrten, hatten sie mehr als 20 Kilogramm Monderde und Mondgestein im Gepäck, die in einem Aluminiumbehälter mit Siegeln verpackt waren. Dank ihnen wurde im Inneren ein Unterdruck aufrechterhalten – wie auf der Mondoberfläche. Doch als der Container die Wissenschaftler im Houston Space Center erreichte, stellten sie fest, dass diese Siegel durch Mondstaub zerstört worden waren.

Mondstaub ist fein wie Pulver, aber er schneidet genauso gut wie Glas. Dieser Staub entsteht, wenn Meteoriten auf die Mondoberfläche fallen. Sie erhitzen und zerkleinern Steine ​​und Erde, die Quarz und Eisen enthalten. Und weil es auf dem Mond weder Wind noch Wasser gibt, die die Schnittkanten abrunden könnten, sind die winzigen Körner sehr scharf und gezackt. Und sie bleiben bei fast allem.

„Die korrosive Natur des Mondstaubs stellt ein größeres Problem für Ingenieure und die Gesundheit der Siedler dar als die Strahlung“, schrieb Apollo 17-Astronaut Garrison in seinem 2006 erschienenen Buch „Return to the Moon“ (Harrison (Jack) Schmitt). Dieser Staub befleckte Raumanzüge und entfernte Schichten der Sohlen von Mondstiefeln. Während sechs Apollo-Flügen konnte in keinem Behälter mit Mondgestein der Unterdruck aufrechterhalten werden. Staub folgte den Astronauten und in das Raumschiff. Sie habe nach Schießpulver gerochen und das Atmen erschwert, sagte Schmitt. Niemand weiß genau, welche Wirkung diese mikroskopisch kleinen Partikel auf die menschliche Lunge haben.

Staub bedeckt nicht nur die Oberfläche des Mondes, er erhebt sich auch fast hundert Kilometer darüber und bildet einen Teil seiner Exosphäre, in der Partikel durch die Schwerkraft an den Mond gebunden sind, aber so spärlich voneinander entfernt sind, dass sie fast nie kollidieren. In den 1960er Jahren fingen Surveyor-Sonden eine leuchtende Wolke ein, die bei Sonnenaufgang knapp über der Mondoberfläche schwebte. Später zeichnete der Apollo-17-Astronaut Gene Cernan während seines Fluges um den Mond ein ähnliches Phänomen im Bereich der scharfen Linie zwischen Mondtag und Nacht auf und nannte es „Terminator“. Cernan fertigte mehrere Skizzen an, die zeigten, wie sich die Staublandschaft veränderte. Zuerst stiegen Staubströme von der Oberfläche auf und schwebten, dann wurde die resultierende Wolke deutlicher sichtbar, als sich die Raumsonde der Tageslichtzone näherte. Und da es keinen Wind gab, der die Wolke formte, blieb ihr Ursprung ein Rätsel. Es wird angenommen, dass solche Wolken aus Staub bestehen, aber niemand versteht, wie und warum sie entstehen.

Möglicherweise entsteht entlang der Tag-Nacht-Linie ein elektrisches Feld, wenn Sonnenlicht auf Schatten trifft. Es kann durchaus sein, dass Staubpartikel nach oben geschleudert werden. Der Physiker Mihály Horányi von der University of Colorado Boulder hat gezeigt, dass Mondstaub tatsächlich auf solche elektrischen Felder reagieren kann. Er hegt jedoch den Verdacht, dass dieser Mechanismus nicht stark genug ist, um die geheimnisvoll funkelnden Wolken im Weltraum zu halten.

Daten einer neuen Weltraummission könnten Wissenschaftlern dabei helfen, eine zuverlässigere Erklärung zu finden. Jahrzehnte sind vergangen, seit amerikanische Astronauten und Rover den Mond erkundeten, doch Mondstaub erregt heute erneut großes Interesse, da im Rahmen mehrerer internationaler und kommerzieller Raumfahrtprogramme bereits Vorbereitungen für bemannte und unbemannte Missionen zum Mond angekündigt wurden. Im September startete die NASA die kleine LADEE-Sonde (Lunar Atmosphere and Dust Environment Exploration Vehicle), die mehrere Monate damit verbringen wird, den Staub und die Moleküle rund um den einzigen natürlichen Satelliten der Erde zu analysieren.

Die Sonde hat etwa die Größe eines Kleinwagens und ist von Solarpaneelen umgeben. Am Bug des Schiffes befinden sich vier quadratische Instrumente. Dabei handelt es sich um einen teilweise von Horanyi entworfenen Staubmesser und zwei chemische Analysegeräte zur Identifizierung von Molekülen von Substanzen wie Helium und Natrium. An der Seite der Sonde ist ein Kommunikationsgerät installiert, das mithilfe eines Laserstrahls Daten zur Erde sendet, beispielsweise über die Anzahl großer und kleiner Partikel, ihren Standort usw. Dieses Gerät stellte kürzlich einen Rekord für die schnellste Kommunikation zwischen der NASA und dem Mond auf und übermittelte Daten über eine Entfernung von fast 400.000 Kilometern mit einer Geschwindigkeit von 622 Megabit pro Sekunde. Das ist etwa das 70-fache der Geschwindigkeit einer durchschnittlichen Breitbandverbindung in den Vereinigten Staaten.

Der Zeitpunkt dieser 280-Millionen-Dollar-Mission ist zufällig, da die Instrumente von LADEE vor allen anderen ein nahezu unverzerrtes Bild der Staubdichte und der chemischen Zusammensetzung des Mondes liefern. China, Indien, Japan und Russland haben angekündigt, in den kommenden Jahren eigene Sonden und Rover zu entsenden. Der Google Lunar Das Start-up-Raumfahrtunternehmen Golden Spike will im nächsten Jahrzehnt mit bemannten Flügen beginnen.

Wenn die LADEE-Mission in einigen Monaten abgeschlossen ist, wird die Sonde Teil der 15 Tonnen Weltraummaterial sein, die täglich auf den Mond fallen. Es wird eine eigene Mondstaubwolke erzeugen und die neuesten Daten zur Erde übertragen.