До сих пор предполагалось, что азот, углерод и другие частицы земного воздуха осели на поверхность Луны в древние времена, когда наша планета еще не могла эффективно удерживать их. По другой версии, их присутствие в лунных образцах — результат банального «загрязнения» в лаборатории. Недавно ученые пришли к неожиданному выводу: на самом деле транспортировка этих частиц между Землей и ее естественным спутником происходит каждый лунный месяц.
Уже к осени 1969 года, то есть примерно через месяц после возвращения «Аполлона-11», появились первые данные о составе собранных Нилом Армстронгом и Баззом Олдрином образцов лунного грунта. Эти данные во многом оказались неожиданными: в доставленном с Луны веществе обнаружили азот, неон, аргон и другие летучие вещества. Примечательно, что они прослеживаются именно на лунной поверхности, а во взятых с большей глубины образцах их практически нет.
Тогда возникло несколько версий их происхождения. Одна из них — солнечный ветер: из нашей звезды действительно постоянно вылетают не только протоны и ядра гелия, но и атомы многих других химических элементов. Другой вариант — недостаточно стерильные условия анализа образцов в лаборатории, то есть воздействие земного воздуха.
От обоих этих предположений пришлось отказаться после того, как удалось уточнить не только общий химический, но и изотопный состав лунного грунта — соотношение в нем «разновидностей» атомной структуры одного и того же элемента. Выяснилось, что в образцах намного больше «тяжелого» азота 15N, чем в солнечном ветре. Его количество по сравнению с более «легким» 14N оказалось больше похожим на земное. Вдобавок в разных образцах оно варьировалось, а в случае «загрязнения» на Земле должно было быть везде одинаковым.
Поэтому пришлось сделать противоречивый вывод: ясно, что эти вещества на Луне имеют в основном земное происхождение, но как они туда попали — непонятно. Напомним, Землю и ее естественный спутник разделяют в среднем 384 тысячи километров.
Самое правдоподобное объяснение, которое смогли найти, предполагало занесение на Луну земных атмосферных частиц в самом начале истории Солнечной системы. Считается, что тогда у планеты еще не было сегодняшнего мощного магнитного поля, а оно не только защищает нас от космической радиации, но и не позволяет ей «похищать» вещество из атмосферы и уносить его в межпланетное пространство. По этой гипотезе, Солнце «сдувало» воздух с беззащитной молодой планеты и переносило на огромные расстояния.
Недавно команда из Рочестерского университета (США) решила проверить эту версию путем компьютерного моделирования. В статье для журнала Communications Earth & Environment ученые рассказали, что получили не совсем тот результат, который ожидали. Выяснилось, что перенос на Луну земных атмосферных частиц с не имевшей магнитного поля планеты был очень малоэффективен. Даже то, что спутник должен был когда-то быть намного ближе к Земле, не помогло: сорванные давлением солнечного ветра атмосферные частицы все равно почти не достигали Луны.
По расчетам, попавшие на ее поверхность частицы земного воздуха должны быть «похищены» с высоты не ниже примерно 190 километров над Землей, но в древние времена Солнце своим потоком заряженных частиц должно было сильнее сдавливать атмосферу, поэтому с нужной минимальной высоты «похищать» тогда было практически нечего.
Зато при наличии современной магнитосферы планеты и всех нынешних условий этот процесс прекрасно работает. Астрофизики объяснили, что с ночной стороны Земли за ней на миллион с лишним километров тянется в космос гигантский магнитосферный хвост.
Значит, Луна при своем расстоянии от планеты обязательно попадает в этот хвост во время каждого своего оборота вокруг планеты, то есть во время каждого полнолуния. Именно магнитосфера, по мнению ученых, и служит межпланетной «транспортной магистралью» для наших атмосферных частиц: вдоль силовых линий магнитного поля они постоянно мчатся на очень высоких скоростях, и Луна регулярно оказывается под этим «дождем».