Dari mana asal eksosfer bulan? Sebuah studi tu wien menggunakan batuan bulan nyata mengungkapkan bahwa efek erosif dari ion angin matahari di bulan telah sangat ditaksir terlalu tinggi.
Permukaan bulan terus dibombardir oleh angin matahari – aliran partikel bermuatan listrik yang dikeluarkan oleh Matahari. Ion berenergi tinggi ini dapat mengetuk atom keluar dari lapisan batu paling atas, membentuk amplop gas yang sangat tipis di sekitar bulan yang dikenal sebagai eksosfer. Tetapi bagaimana tepatnya exosphere ini terbentuk, tetap menjadi pertanyaan terbuka utama.
Sebuah tim peneliti di Tu Wien, bekerja sama dengan mitra internasional, kini telah menunjukkan bahwa salah satu proses utama – sputtering yang digerakkan oleh angin matahari – telah secara signifikan ditaksir terlalu tinggi pada model sebelumnya. Alasannya: Perhitungan sebelumnya mengabaikan sifat kasar dan keropos dari regolith bulan nyata. Untuk pertama kalinya, percobaan presisi tinggi menggunakan sampel asli dari Misi Apollo 16 NASA, dikombinasikan dengan pemodelan 3D canggih, telah memungkinkan tim untuk menentukan tingkat sputtering yang realistis. Hasilnya sekarang telah diterbitkan dalam jurnal Communications Earth & Environment (portofolio alam).
Suasana yang tipis – tetapi dari mana asalnya?
“Bulan tidak memiliki atmosfer yang padat seperti Bumi – tetapi memang memiliki eksosfer lemah, terdiri dari atom dan molekul individu,” jelas Prof. Friedrich Aumayr dari Institute of Applied Physics di Tu Wien. “Memahami asal usul partikel -partikel ini tetap menjadi salah satu pertanyaan kunci dalam ilmu bulan.”
Dua mekanisme telah dianggap sebagai kontributor utama: salah satu partikel dikeluarkan oleh dampak mikrometeorit kecepatan tinggi, atau mereka dilepaskan melalui interaksi dengan angin matahari – aliran proton yang konstan, ion helium, dan partikel bermuatan lainnya yang dipancarkan oleh Matahari. Namun, sampai sekarang, data eksperimental yang andal tentang angin matahari yang sebenarnya dari material bulan telah kurang.
Eksperimen pertama dengan batuan lunar asli
Untuk pertama kalinya, eksperimen presisi sekarang telah dilakukan di Tu Wien menggunakan Moon Rock asli dari Misi Apollo 16 NASA. “Menggunakan mikrobalance kristal kuarsa yang dikembangkan secara khusus, kami dapat mengukur hilangnya massal bahan bulan karena pemboman ion dengan akurasi yang sangat tinggi,” jelas Johannes Brötzner, kandidat PhD di Tu Wien dan penulis utama publikasi baru. “Secara paralel, kami melakukan simulasi komputer 3D berskala besar pada cluster ilmiah Wina, memungkinkan kami untuk memasukkan geometri permukaan aktual dan porositas regolith bulan ke dalam perhitungan kami.”
Hasilnya: Tingkat erosi nyata yang disebabkan oleh angin matahari telah terlalu tinggi secara drastis. Hasil aktual hingga urutan besarnya lebih rendah dari yang diasumsikan sebelumnya. Ini terutama disebabkan oleh struktur regolit – lapisan debu berpori dan longgar yang menutupi permukaan bulan. Ketika ion yang masuk menyerang regolith, mereka sering kehilangan energi dalam beberapa tabrakan di dalam rongga mikroskopis, daripada segera mengeluarkan atom permukaan. Akibatnya, efisiensi sputtering berkurang secara signifikan dibandingkan dengan permukaan yang halus dan padat.
Mikrometeorite lebih besar daripada angin matahari
“Penelitian kami memberikan hasil sputtering realistis pertama yang divalidasi secara eksperimental untuk batuan bulan yang sebenarnya,” kata Friedrich Aumayr. “Ini tidak hanya menjelaskan mengapa model sebelumnya melebih -lebihkan erosi angin matahari – ini juga membantu menyelesaikan perbedaan ilmiah yang sebelumnya tidak terselesaikan: A Terbaru Kemajuan Sains Studi yang didasarkan pada analisis isotop sampel Apollo menyimpulkan bahwa, lebih dari rentang waktu geologis, dampak mikrometeorit – bukan angin matahari – adalah sumber dominan dari eksosfer bulan. Data eksperimental baru kami secara independen mengkonfirmasi kesimpulan ini dari perspektif yang sama sekali berbeda. “
Wawasan utama untuk misi bulan dan merkuri
Hasil ini khususnya tepat waktu: program Artemis NASA maju di era baru eksplorasi bulan, dan misi beicolombo ESA dan Jaxa diatur untuk memberikan pengukuran in-situ pertama dari eksosfer Mercury di tahun-tahun mendatang. Menafsirkan data ini akan membutuhkan pemahaman terperinci tentang mekanisme erosi permukaan yang mendasari – dan di situlah penelitian Tu Wien memberikan kontribusi penting.
Publikasi Asli:
J. Brötzner, et al., Erosi angin matahari dari regolith bulan ditekan oleh morfologi permukaan dan sifat regolithKomunikasi Bumi & Lingkungan 6 (2025) 560.
