В атмосфере Земли нашли утечку: оказалось — Луна дышит нашим воздухом миллиарды лет

Астрофизики из Рочестерского университета обнаружили, что Земля на протяжении миллиардов лет "делится" своей атмосферой с Луной. По данным исследования, опубликованного в журнале Nature Communications Earth & Environment, этот процесс продолжается и сегодня — вопреки прежним представлениям. Главным посредником в переносе частиц выступает магнитное поле нашей планеты.

Загадка лунного грунта

Учёные долго пытались объяснить, почему образцы лунного реголита, доставленные миссиями "Аполлон", содержат аномально высокие концентрации летучих элементов, включая азот. Ранее считалось, что эти вещества могли попасть на Луну вместе с солнечным ветром или микрометеоритами, однако расчёты показывали, что этого воздействия недостаточно.

Современные исследования показывают, что магнитное поле Земли может не только защищать, но и направлять потоки частиц, формируя своеобразные каналы, по которым газы уходят в космос и взаимодействуют с магнитным хвостом, достигающим орбиты Луны.

Одной из гипотез была "утечка" земной атмосферы, но предполагалось, что этот процесс возможен только в далёком прошлом — до формирования мощного магнитного поля, которое должно было препятствовать выносу частиц. Новая работа американских исследователей полностью изменила это представление.

"Мы показали, что магнитное поле Земли не блокирует, а наоборот — направляет часть частиц атмосферы в космос и на поверхность Луны", — отметили авторы исследования.

Как работает механизм утечки

Учёные смоделировали два сценария: раннюю Землю без магнитного щита и современную с уже сформированной магнитосферой. Сравнение с данными о составе лунного грунта показало, что именно современная модель точнее описывает наблюдаемые уровни азота и других летучих элементов.

Причина кроется в форме магнитосферы. Под постоянным воздействием солнечного ветра она вытягивается, образуя протяжённый "магнитный хвост", похожий на кометный. Когда Луна проходит через этот хвост, частицы земного происхождения, выбитые из верхних слоёв атмосферы, переносятся вдоль магнитных линий и оседают на её поверхности.

"Это своеобразный космический мост между Землёй и Луной, который работает миллиарды лет", — поясняют исследователи.

Луна как архив истории Земли

По мнению авторов, этот процесс не только объясняет происхождение азота и кислорода на Луне, но и делает лунный грунт уникальным "архивом" истории земной атмосферы. Поскольку химический состав атмосферы изменялся со временем, слои реголита могут хранить следы древних этапов её эволюции.

Иными словами, поверхность Луны выступает в роли естественной "капсулы времени", позволяя восстановить информацию о состоянии Земли на протяжении миллиардов лет. Такие данные могут помочь лучше понять, как наша планета прошла путь от молодой, богатой углекислым газом среды до обитаемого мира с кислородной атмосферой.

Новое подтверждение космического обмена

Учёные отмечают, что этот механизм может объяснять и другие загадочные явления. Ранее аналогичные процессы связывали с присутствием на Луне кислорода, следов воды и даже ржавчины, образовавшейся при взаимодействии железа с молекулами, пришедшими с Земли.

Кстати, по одной из недавних гипотез, сама Луна могла возникнуть в результате трёх последовательных катастроф, что делает систему Земля-Луна ещё более динамичной и подверженной обмену веществами с самых первых эпох её существования.

Теперь у исследователей есть модель, подтверждающая, что магнитное поле не является непроницаемым щитом, а играет активную роль в космическом обмене веществами. Этот результат может стать основой для будущих миссий, направленных на сбор проб лунного грунта и поиск следов древней атмосферы Земли.

Земля и Луна — единая система

Открытие Рочестерского университета меняет представления о связи Земли и Луны. Эти два небесных тела, казалось бы, разделённые миллионами километров пустоты, на самом деле постоянно обмениваются частицами.

Луна, испещрённая следами древних воздействий, хранит не только собственную историю, но и летопись нашей планеты. Теперь становится очевидно, что каждая пылинка лунного реголита может рассказать, какой была Земля задолго до появления жизни.