Terwijl miljoenen mensen op aarde op 14 december genieten van een spectaculair uitzicht op een supermaan, een door NASA gefinancierd onderzoeksteam beoordeelt de resultaten van recente laboratoriumexperimenten die verklaren waarom stof op de maan "zweeft".

Het onderzoek door een lid van NASA's Solar System Exploration Research Virtual Institute (SSERVI), gehost door NASA's Ames Research Center in Silicon Valley, Californië, legt uit hoe stof kan worden vervoerd door uitgestrekte gebieden boven het maanoppervlak en de ringen van Saturnus, zonder wind of stromend water.

Leren over deze fundamentele processen helpt wetenschappers te begrijpen hoe stof en statische elektriciteit zich gedragen op luchtloze lichamen, en hoe ze mechanische en elektrische systemen aan het oppervlak beïnvloeden. Dit en ander SSERVI-onderzoek helpt NASA om belangrijke strategische kennislacunes aan te pakken voor luchtloze lichamen zoals asteroïden of de manen van Mars, Phobos en Deimos, die waarschijnlijk opstapjes zijn op onze reis naar Mars.

De studie bouwt voort op observaties uit het Apollo-tijdperk tot de recente Rosetta-komeetmissie, en sluit een al lang bestaande vraag af over elektrostatisch stoftransport op de maan en andere luchtloze planetaire lichamen. Het onderzoek is uitgevoerd bij het Institute for Modeling Plasma, Atmosferen en kosmisch stof aan de Universiteit van Colorado Boulder, en werd onlangs gepubliceerd in het tijdschrift van Geofysische onderzoeksbrieven .

Het fenomeen doet zich voor als streamers met straalpatronen op grote hoogte boven het maanoppervlak, gerapporteerd door Apollo-astronauten, evenals met tussenpozen verschijnende radiale spaken die voor het eerst werden gezien door het ruimtevaartuig Voyager boven de ringen van Saturnus, en de fijnstofafzettingen, of "stofvijvers" in kraters op Eros. Dit zijn allemaal voorbeelden van stoftransport door uitgestrekte gebieden zonder wind of stromend water. Wetenschappers geloofden dat elektrostatische stofprocessen deze ruimtewaarnemingen zouden kunnen verklaren. maar tot nu toe waren er geen studies om deze verklaringen te ondersteunen.

Mihaly Horanyi van de Universiteit van Colorado in Boulder en zijn team registreerden microngrote stofdeeltjes die enkele centimeters hoog sprongen onder ultraviolette (UV) straling of blootstelling aan plasma's. Op de maan van de aarde, deze stofdeeltjes zouden zich meer dan 10 centimeter boven het maanoppervlak hebben bevonden, toonaangevende onderzoekers concluderen dat de "horizongloed" van de maan - gezien in afbeeldingen gemaakt door Surveyor 5, 6, en 7 vijf decennia geleden - kan gedeeltelijk zijn veroorzaakt door verstrooiing van zonlicht in een wolk van elektrostatisch opgetilde stofdeeltjes.

"Dit nieuwe 'gepatchte ladingsmodel' loste een fundamenteel mechanisme van stofoplading en transport op, die wetenschappers al tientallen jaren in verwarring brengt, " zei Xu Wang, de eerste auteur van de krant.

Een van de belangrijkste wetenschappelijke bevindingen is dat de emissie en heropname van foto-/secundaire elektronen aan de wanden van microholtes gevormd tussen naburige stofdeeltjes onverwacht grote elektrische ladingen en intense afstotende krachten van deeltjes en deeltjes kunnen genereren. Hierdoor kunnen stofdeeltjes bewegen en van het oppervlak opstijgen, of "zweven". En niet alleen stofdeeltjes van enkele grootte, ook grote aggregaten kunnen worden opgetild.

"We verwachten dat stofdeeltjes zich elektrostatisch zullen mobiliseren en transporteren over het hele maanoppervlak, evenals het oppervlak van elk ander planetair lichaam zonder lucht, " zei Wang. "Als dat zo is, elektrostatische stofactiviteit kan ook verantwoordelijk zijn voor de afbraak van retroreflectoren op het maanoppervlak."

De laboratoriumwaarnemingen toonden ook aan dat stoffige oppervlakken glad werden als gevolg van stofmobilisatie. Deze elektrostatische stofprocessen zouden kunnen helpen bij het verklaren van de vorming van de "stofvijvers" op asteroïde Eros en komeet 67P, en het onverwacht gladde oppervlak op de ijzige satelliet Atlas van Saturnus.