Планетите и луните на нашата слънчева система непрекъснато са бомбардирани от частици, изхвърлени от Слънцето. На Земята това почти няма ефект, освен северните сияния, защото плътната атмосфера и магнитното поле на Земята ни предпазват от тези частици. Но на Луната или на Меркурий нещата са различни. Tам най-горният слой от скалата постепенно ерозира под въздействието на слънчевия вятър.

Новите резултати на ТУ Виена показват, че ефектът от бомбардирането на слънчевия ветър са в някои случаи много по-драстични отколкото се смяташе досега. Тези констатации са важни за мисията на ESA BepiColombo, първата европейска мисия на Меркурий.

Екзосфера от разпрашена скала
"Слънчевият вятър се състои от заредени частици - основно водородни и хелиеви йони, но по-тежки атоми - до желязото също играят роля", обяснява професор Фридрих Аумаер от Института по приложна физика в ТУ Виена. Тези частици удрят повърхностните скали със скорост от 400 до 800 км в секунда и ударът може да изхвърли много други атоми. Те могат да се издигнат високо, преди да се върнат на повърхността, създавайки "екзосфера" около Луната или Меркурий - изключително тънка атмосфера от атоми, разпръснати от повърхностните скали при бомбардирането от слънчевия вятър.

Тази екзосфера е от голям интерес за космическите изследвания, защото нейният състав позволява на учените да разберат химическия състав на скалната повърхност. Много по-лесно е да се анализира екзосферата, отколкото да кацне космически кораб на повърхността. През октомври 2018 г. ЕКА ще изпрати сондата BepiColombo на Меркурий, която ще получи информация за геоложките и химическите свойства на Меркурий от състава на екзосферата.

Зарядът е важен
Въздействието на слънчевия вятър върху скалните повърхности е недостатъчно изучено. Сега учените изследват ефекта от йонното бомбардиране върху волаластнит, типична лунна скала.

"Досега се приемаше, че кинетичната енергия на бързите частици е основно отговорна за пулверизирането на скалната повърхност", казва Пол Сабо, докторант в екипа на Фридрих Аумайр и водещ автор на публикацията. "Но това е само половината от истината: успяхме да покажем, че високият електрически заряд на частиците играе решаваща роля. Това е причината, поради която частиците на повърхността могат да причинят много повече щети, отколкото се смяташе досега".

Когато частиците на слънчевия вятър се зареждат многократно, т.е. когато липсват няколко електрона, те носят голяма част от енергията, която се освобождава със светкавица при удара. "Ако това не се вземе предвид, последиците от слънчевия вятър върху различните скали ще бъдат преценени неправилно", казва Пол Сабо.

Протоните съставляват най-голямата част от слънчевия вятър и затова досега се смяташе, че те оказват най-силно влияние върху скалата. Но както се оказва, хелият всъщност играе основната роля, защото, за разлика от протоните, той може да бъде зареден два пъти по-позитивно. И приносът на по-тежки йони с още по-голям електрически заряд също не трябва да се пренебрегва.

За тези констатации е било необходимо сътрудничеството на различни изследователски групи: Измерванията с висока точност са проведени с специално разработена микроравнище в Института по приложна физика. Във Виенския научен клъстер VSC-3 били проведени компютърни симулации с кодовете, разработени за изследване на ядрения синтез, за ​​да могат да се тълкуват правилно резултатите. Центърът за аналитични инструменти и Институтът за химични технологии и анализи на ТУ Виена също имали важен принос.

Партньори в изследователския проект са и Институтът по физика на Университета в Берн и Космическият институт на Австрийската академия на науките в Грац, които сега ще помогнат за включването на новите открития в анализа на предстоящата космическа мисия на ЕКА.

Резултатите са публикувани в Icarus.