चंद्राचे वातावरण: आयनोस्फियरमध्ये प्लाझ्मा घनता जास्त असते  

आईबद्दल सर्वात सुंदर गोष्टींपैकी एक पृथ्वी ची उपस्थिती आहे वातावरण. सभोवतालपासून पृथ्वीला पूर्णपणे सामावून घेणार्‍या हवेच्या सजीव चादरशिवाय पृथ्वीवरील जीवन शक्य झाले नसते. भौगोलिक काळात वातावरणाच्या उत्क्रांतीच्या सुरुवातीच्या टप्प्यात, पृथ्वीच्या कवचातील रासायनिक अभिक्रिया हे वायूंचे महत्त्वपूर्ण स्त्रोत होते. तथापि, जीवनाच्या उत्क्रांतीसह, जीवनाशी संबंधित जैवरासायनिक प्रक्रियांचा ताबा घेतला आणि वर्तमान वायू संतुलन राखले. पृथ्वीच्या आतील भागात वितळलेल्या धातूंच्या प्रवाहामुळे पृथ्वीच्या चुंबकीय क्षेत्राला कारणीभूत ठरते जे पृथ्वीपासून दूर असलेल्या बहुतेक आयनीकरण सौर वाऱ्यांच्या (विद्युत चार्ज केलेल्या कणांचा सतत प्रवाह उदा. प्लाझ्मा सौर वातावरणातून उद्भवणारे) विक्षेपणासाठी जबाबदार आहे. वातावरणाचा सर्वात वरचा थर उर्वरित आयनीकरण किरणोत्सर्ग शोषून घेतो, परिणामी ते आयनीकरण होते (म्हणूनच आयनोस्फीअर म्हणतात).  

चंद्र, पृथ्वीचा नैसर्गिक उपग्रह, वातावरण आहे का?  

The Moon does not have an atmosphere the way we experience it on Earth. Its gravitational field is weaker than Earth’s; while escape velocity at Earth’s surface is about 11.2 km/sec (air resistance disregarded), on Moon’s surface it is merely 2.4 km/sec which is much less than the root mean square (RMS) velocity of hydrogen molecules on the Moon. As a result, most of the hydrogen molecules escape to जागा and the Moon is unable to retain any significant sheet of gases around it. However, this does not mean the Moon has no atmosphere at all. The Moon has an atmosphere but it’s so thin that a near vacuum condition prevails at the Moon’s surface. The Moon’s atmosphere is extremely thin: about 10 trillion times thinner than the Earth’s atmosphere. Density of the Moon’s atmosphere is at par with the density of the outermost fringes of Earth’s atmosphere¹. या संदर्भातच अनेकांचे म्हणणे आहे की चंद्रावर वातावरण नाही.  

अगोदर निर्देश केलेल्या बाबीसंबंधी बोलताना चंद्राचा मानवजातीच्या भविष्यासाठी वातावरण महत्त्वाचे आहे. त्यामुळे गेल्या 75 वर्षांपासून अभ्यासाची मालिका सुरू आहे.  

नासा’s Appolo Mission made significant contributions when it first detected चंद्राचा वातावरण⁴. चंद्राचा Atmospheric Composition Experiment (LACE) of Apollo 17 found small amounts of a number of atoms and molecules (including helium, argon, and possibly neon, ammonia, methane and carbon dioxide) on the Moon’s surface¹. त्यानंतर, जमिनीवर आधारित मोजमापांनी उत्सर्जन लाइन स्पेक्ट्रोस्कोपी वापरून चंद्राच्या वातावरणात सोडियम आणि पोटॅशियम वाष्प शोधले.². There were also reports on the finding of metal ions emanating from the Moon in आंतरग्रहीय जागा आणि एच₂चंद्राच्या ध्रुवीय प्रदेशावरील बर्फ³.  

शेवटच्या 3 Ga साठी (1 Ga किंवा giga-annum = 1 अब्ज वर्षे किंवा 10⁹ वर्षे), चंद्राचे वातावरण कमी-घनतेच्या पृष्ठभागाच्या सीमा एक्सोस्फीअर (SBE) सह स्थिर आहे. त्यापूर्वी, चंद्रावर लक्षणीय ज्वालामुखीच्या क्रियाकलापांमुळे चंद्रावर अधिक ठळक, क्षणिक वातावरण असले तरी⁴.

कडून मोजमाप वापरून अलीकडे प्रकाशित अभ्यास ISRO’s lunar ऑर्बिटर reveal that the ionosphere of the Moon can have a very high electron density. The चंद्राचा surface electron density could be as high as 1.2 × 10⁵ per cubic cm but the solar wind acts as a strong removal agent sweeping all the plasma to the आंतरग्रहीय मध्यम⁵. तथापि, वेक प्रदेशातील उच्च इलेक्ट्रॉन सामग्रीचे निरीक्षण हे मनोरंजक निष्कर्ष होते (सूर्य विरुद्ध दिशेने असलेल्या सौर वाऱ्यामध्ये विस्कळीतपणाचा प्रदेश). या प्रदेशातील उपलब्ध तटस्थ कणांशी सौर विकिरण किंवा सौर वारा थेट संवाद साधत नाहीत या वस्तुस्थितीमुळे ते दिवसाच्या दिशेपेक्षा मोठे होते.⁶. अभ्यास दर्शवितो की वेक प्रदेशातील प्रबळ आयन एआर आहेत^+, आणि ने⁺ ज्यांचे आयुर्मान आण्विक आयनांपेक्षा (CO₂^+, आणि एच₂O⁺ ) जे इतर प्रदेशात प्रबळ आहेत. त्यांच्या उच्च आयुष्यामुळे, ए.आर⁺ आणि ने⁺ ions survive in the wake region while the molecular ions recombine and disappear. High electron density was found also near चंद्राचा polar regions during solar transition periods^5,6. 

नासाचा planned Artemis Mission to the Moon aims to set up Artemis Base Camp on the चंद्राचा surface and the Gateway in चंद्राचा कक्षा. This will certainly help more detailed and direct study of the चंद्राचा वातावरण⁷.  

*** 

संदर्भ:  

1. नासा 2013. चंद्रावर वातावरण आहे का? येथे ऑनलाइन उपलब्ध आहे https://www.nasa.gov/mission_pages/LADEE/news/lunar-atmosphere.html#:~:text=Just%20as%20the%20discovery%20of,of%20Earth%2C%20Mars%20or%20Venus.  

2. पॉटर एई आणि मॉर्गन टीएच 1988. चंद्राच्या वातावरणात सोडियम आणि पोटॅशियम वाफेचा शोध. विज्ञान 5 ऑगस्ट 1988 खंड 241, अंक 4866 pp. 675-680. DOI: https://doi.org/10.1126/science.241.4866.67 

3. स्टर्न एसए 1999. चंद्राचे वातावरण: इतिहास, स्थिती, वर्तमान समस्या आणि संदर्भ. जिओफिजिक्सची पुनरावलोकने. प्रथम प्रकाशित: ०१ नोव्हेंबर १९९९. खंड ३७, अंक ४ नोव्हेंबर १९९९. पृष्ठे ४५३-४९१. DOI: https://doi.org/10.1029/1999RG900005 

4. Needham DH आणि Kringab DA 2017. चंद्राच्या ज्वालामुखीने प्राचीन चंद्राभोवती क्षणिक वातावरण निर्माण केले. पृथ्वी आणि ग्रह विज्ञान अक्षरे. खंड 478, 15 नोव्हेंबर 2017, पृष्ठे 175-178. DOI: https://doi.org/10.1016/j.epsl.2017.09.002  

5. अंबिली केएम आणि चौधरी आरके 2021. चंद्राच्या आयनोस्फियरमधील आयन आणि इलेक्ट्रॉनचे त्रिमितीय वितरण प्रकाशरासायनिक अभिक्रियांमधून उद्भवले. रॉयल अॅस्ट्रॉनॉमिकल सोसायटीच्या मासिक सूचना, खंड 510, अंक 3, मार्च 2022, पृष्ठे 3291–3300, DOI: https://doi.org/10.1093/mnras/stab3734  

6. त्रिपाठी के.आर. इत्यादी 2022. A study on the characteristic features of the lunar ionosphere using dual frequency रेडिओ science (DFRS) experiment onboard Chandrayaan-2 orbiter. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters, Volume 515, Issue 1, September 2022, Pages L61–L66, DOI: https://doi.org/10.1093/mnrasl/slac058  

7. नासा 2022. आर्टेमिस मिशन. येथे उपलब्ध https://www.nasa.gov/specials/artemis/ 

***