Didelės energijos dalelės, vadinamos galaktiniais kosminiais spinduliais (galactic cosmic rays, GCR), bombarduoja neapsaugotus objektus kosmose ir dažnai padaro jiems žalos. Tačiau Žemę saugo jos magnetinis laukas, kuris sukuria apsauginį apvalkalą aplink planetą, galintį nukreipti pavojingas įkrautas daleles, tokias kaip GCR.
GCR ertmės susidarymo ekliptikos plokštumoje iliustracija. Šaltinis: Shang ir kt., Sci. Adv. 12, eadv1908
Yra žinoma, kad Mėnulis praeina pro uodegos formos Žemės magnetosferos dalį, tačiau naujas tyrimas, paskelbtas žurnale „Science Advances“, rodo, kad Mėnulis gali patirti papildomą apsaugą kitame savo orbitos taške. Nors ši apsaugos zona egzistuoja, kai Mėnulis yra už magnetosferos ribų, tyrėjai mano, kad poveikis vis tiek atsiranda dėl Žemės magnetinio lauko.
Anomalinis dalelių skaičiaus sumažėjimas
Kai tyrimų komanda analizavo duomenis, gautus iš Kinijos „Chang’E-4“ nusileidimo modulio „Lunar Lander Neutron and Dosimetric“ (LND), jie nustebo pamatę, kad LND metu, nusileidimo moduliui esant tolimojoje Mėnulio pusėje, į detektorius atsitrenkė 20 % mažesnis GCR dalelių skaičius. Tai įvyko konkrečiu Mėnulio „ryto“ metu ir tik maždaug 2 dienas per kiekvieną mėnulio ciklą. Kadangi LND rinko duomenis per 31 ciklą, komanda galėjo pastebėti, kad tai nebuvo vienkartinis įvykis. Tai buvo netikėta, nes anksčiau buvo manoma, kad GCR yra tolygiai pasiskirstę erdvėje tarp Žemės ir Mėnulio, už Žemės magnetosferos ribų.
GCR sudaro skirtingų tipų įkrautos dalelės, turinčios skirtingą energiją. Dauguma (apie 85 %) yra protonai, apie 12 % – helio atomai ir tik apie 1 % – sunkesni branduoliai. Duomenys parodė, kad dalelių skaičiaus sumažėjimas buvo ryškiausias mažesnės energijos protonų atveju. Didesnės energijos dalelių skaičius taip pat sumažėjo, bet mažesniu mastu.
Netikėta apsauga
Magnetiniai laukai ne tiesiog nustoja egzistuoti tam tikrame taške. Vietoj to, jų įtaka tiesiog vis labiau mažėja tolstant nuo šaltinio. Magnetosfera yra regionas, kuriame Žemės magnetinis laukas dominuoja prieš Saulės vėjo magnetinį lauką. Taigi, nors Mėnulis šiais mažesnio dalelių skaičiaus momentais buvo už Žemės magnetosferos ribų, jo magnetinis laukas vis tiek veikė tam tikrą magnetinę jėgą – pakankamai, kad paveiktų GCR daleles.
Komanda teigia, kad dalelės buvo nukreiptos dėl dalelių girospindulio, kuris yra jų sukamaisiais judesiais spindulys, esant vienodam magnetiniam laukui. Tai taip pat priklauso nuo dalelės masės, greičio ir krūvio.
„Dienos pusėje Žemės magnetosferos dydis tęsiasi maždaug 6–10 Žemės spindulių, o tai yra panašu į mažesnės energijos protonų girospindulius. Todėl mažesnės energijos daleles lengvai veikia Žemės magnetinis laukas dėl mažesnių jų girospindulių, palyginti su didesnės energijos dalelėmis“, – rašo tyrimo autoriai.
Siekdama dar labiau patvirtinti šiuos rezultatus, komanda atliko dalelių modeliavimą, kad sumodeliuotų Žemės magnetinio lauko poveikį GCR sklidimui. Šie modeliavimai kartu su ankstesniais papildomais erdvėlaivių duomenimis patvirtino pastebėtą GCR sumažėjimą šiose vietose.
Saugesnės Mėnulio misijos
Nors visas zonos erdvinis mastas dar nėra tiksliai nustatytas, komanda mano, kad šie rezultatai yra vertingi būsimoms kosminėms misijoms. Žinojimas, kur yra sumažintos radiacijos zonos, gali padėti užtikrinti astronautų ir įrangos saugumą būsimų misijų metu, nes GCR dalelės yra labai kenksmingos žmonių sveikatai ir gali sugadinti įrangą.
„Šis atradimas suteikia potencialią misijų planavimo strategiją, ypač pilotuojamoms Mėnulio misijoms ir nuotolinei veiklai, nes operacijos galėtų būti suplanuotos taip, kad sutaptų su šiais mažesnės radiacijos laikotarpiais, siekiant sumažinti apšvitos riziką. Būsimi tyrimai su išplėstiniais duomenų rinkiniais galėtų dar labiau išsiaiškinti šios zonos erdvinį mastą ir elgseną, suteikdami gilesnių įžvalgų apie galimas radiacinės saugos strategijas ne tik Žemės ir Mėnulio sistemai, bet ir potencialiai misijoms šalia kitų įmagnetintų Saulės sistemos kūnų“, – rašo tyrimo autoriai.
Wensai Shang et al, A galactic cosmic ray cavity in Earth-Moon space, Science Advances (2026). DOI: 10.1126/sciadv.adv1908
Journal information: Science Advances
NASA „Artemis II“ misija pirmą kartą nuo „Apollo“ eros planuoja grąžinti žmones į Mėnulį