Krachtige zonnestormen kunnen de grond in ijskoude, permanent beschaduwde gebieden nabij de maanpolen, en kan mogelijk "vonken" produceren die de grond kunnen verdampen en doen smelten, misschien net zoveel als meteoroïde-inslagen, volgens door NASA gefinancierd onderzoek. Deze wijziging kan duidelijk worden bij het analyseren van toekomstige monsters uit deze regio's die de sleutel zouden kunnen zijn tot het begrijpen van de geschiedenis van de maan en het zonnestelsel.

De maan heeft bijna geen atmosfeer, dus het oppervlak wordt blootgesteld aan de ruwe ruimteomgeving. Inslagen van kleine meteoroïden zorgen ervoor dat de bovenste laag van het stof en gesteente constant wordt gekarnd of "tuiniert", regoliet genoemd, op de maan. "Ongeveer 10 procent van deze getuinde laag is gesmolten of verdampt door meteoroïde-inslagen, " zei Andrew Jordan van de Universiteit van New Hampshire, Durham. "We ontdekten dat in de permanent beschaduwde gebieden van de maan, vonken van zonnestormen kunnen een vergelijkbaar percentage smelten of verdampen." Jordan is hoofdauteur van een artikel over dit onderzoek dat online is gepubliceerd in Icarus 31 augustus 2016.

Explosieve zonneactiviteit, zoals opflakkeringen en coronale massa-ejecties, ontploffing zeer energiek, elektrisch geladen deeltjes de ruimte in. De atmosfeer van de aarde beschermt ons tegen het grootste deel van deze straling, maar op de maan deze deeltjes - ionen en elektronen - slaan rechtstreeks in het oppervlak. Ze hopen zich op in twee lagen onder het oppervlak; de omvangrijke ionen kunnen niet diep doordringen omdat ze meer kans hebben om atomen in de regoliet te raken, dus vormen ze een laag dichter bij het oppervlak, terwijl de kleine elektronen er doorheen glippen en een diepere laag vormen. De ionen hebben een positieve lading, terwijl de elektronen een negatieve lading hebben. Omdat tegengestelde ladingen elkaar aantrekken, normaal gesproken vloeien deze ladingen naar elkaar toe en balanceren ze.

In augustus 2014, echter, Jordan's team publiceerde simulatieresultaten die voorspellen dat sterke zonnestormen ervoor zouden zorgen dat de regoliet in de permanent beschaduwde gebieden (PSR's) van de maan lading in deze twee lagen accumuleert totdat deze explosief wordt vrijgegeven. als een miniatuur blikseminslag. De PSR's zijn zo ijskoud dat regoliet een extreem slechte geleider van elektriciteit wordt. Daarom, tijdens intense zonnestormen, de regoliet zal naar verwachting de opbouw van lading te langzaam afvoeren om de destructieve effecten van een plotselinge elektrische ontlading te voorkomen, diëlektrische doorslag genoemd. Het onderzoek schat de mate waarin dit proces de regoliet kan veranderen.

"Dit proces is niet helemaal nieuw voor de ruimtewetenschap - elektrostatische ontladingen kunnen optreden in elk slecht geleidend (diëlektrisch) materiaal dat wordt blootgesteld aan intense ruimtestraling, en is eigenlijk de belangrijkste oorzaak van afwijkingen in ruimtevaartuigen, " zei Timothy Stubbs van NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Maryland, een co-auteur van het artikel. De analyse van het team was gebaseerd op deze ervaring. Van ruimtevaartuigstudies en analyse van monsters van NASA's Apollo-maanmissies, de onderzoekers wisten hoe vaak grote zonnestormen voorkomen. Uit eerder maanonderzoek ze schatten dat de bovenste millimeter van regoliet na ongeveer een miljoen jaar zou worden begraven door meteoroïde-inslagen, dus het zou te diep zijn om tijdens zonnestormen elektrisch te worden opgeladen. Daarna schatten ze de energie die over een miljoen jaar zou worden afgezet door zowel meteoroïde-inslagen als diëlektrische doorslag veroorzaakt door zonnestormen, en ontdekte dat bij elk proces genoeg energie vrijkomt om de regoliet met een vergelijkbare hoeveelheid te veranderen.

"Labexperimenten tonen aan dat diëlektrische doorslag een explosief proces is op kleine schaal, "zei Jordan. "Tijdens pech, kanalen kunnen worden gesmolten en verdampt door de korrels van de grond. Sommige korrels kunnen zelfs uit elkaar worden geblazen door de kleine explosie. De PSR's zijn belangrijke locaties op de maan, omdat ze aanwijzingen bevatten over de geschiedenis van de maan, zoals de rol die gemakkelijk verdampt materiaal zoals water heeft gespeeld. Maar om die geschiedenis te ontcijferen, we moeten weten op welke manieren PSR's niet zuiver zijn; dat is, hoe ze zijn verweerd door de ruimteomgeving, inclusief zonnestormen en meteoroïde-inslagen."

De volgende stap is om te zoeken naar bewijs van diëlektrische doorslag in PSR's en te bepalen of dit in andere gebieden op de maan kan gebeuren. Waarnemingen van NASA's Lunar Reconnaissance Orbiter-ruimtevaartuig geven aan dat de grond in PSR's poreuzer of "pluiziger" is dan andere gebieden, wat zou kunnen worden verwacht als de afbraak een deel van de grondkorrels daar zou vernietigen. Echter, experimenten, sommigen zijn al bezig, zijn nodig om te bevestigen dat pech hiervoor verantwoordelijk is. Ook, de maannacht is lang - ongeveer twee weken - dus het kan koud genoeg worden om in andere gebieden op de maan een storing te veroorzaken, volgens de ploeg. Er kan zelfs 'gevonkt' materiaal in de Apollo-monsters zitten, maar de moeilijkheid zou zijn om te bepalen of dit materiaal is veranderd door een storing of een meteoroïde-inslag. Het team werkt samen met wetenschappers van het Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory aan experimenten om te zien hoe afbraak de regoliet beïnvloedt en om te zoeken naar tekenen die het kunnen onderscheiden van de effecten van meteoroïde-inslagen.