«Чанъэ-6» подтверждает: солнечный ветер заряжает поверхность Луны

Солнечный ветер воздействует на лунную поверхность, бомбардируя лишенный атмосферы regolith высокоэнергетическими протонами и электронами, что создает сложную electrostatic environment. Этот непрерывный поток плазмы заставляет Moon заряжаться положительно на дневной стороне из-за фотоэлектронной эмиссии и отрицательно — на ночной. Недавние результаты миссии Chang'e-6 подтвердили, что эти взаимодействия также порождают значительный поток negative ions, которые играют решающую роль в том, как Луна взаимодействует с космической средой.

Хотя у Луны нет защитной атмосферы или глобального магнитного филдя, она далеко не инертна. Данные прибора Negative Ions at the Lunar Surface (NILS), совершившего посадку на обратной стороне Луны в составе миссии Chang'e-6, позволили впервые напрямую изучить отрицательные ионы в этой специфической среде. Это открытие раскрывает сложный «танец» частиц между Солнцем и лунной поверхностью, предлагая новый взгляд на space weathering и формирование лунной экзосферы.

Что такое отрицательные ионы и почему они есть на Луне?

Negative ions on the Moon образуются преимущественно тогда, когда протоны солнечного ветра ударяются о лунный regolith и либо рассеиваются обратно в космос, либо выбивают атомы с поверхности. Этот процесс, подтвержденный данными Chang'e-6, происходит потому, что часть взаимодействующих атомов водорода захватывает электроны из поверхностного материала, покидая Луну с отрицательным зарядом.

Исследование под руководством Chi Wang, Romain Canu-Blot и Martin Wieser использовало полуаналитическую модель для объяснения механизмов генерации этих ионов. Инструмент NILS впервые зафиксировал эти частицы, доказав, что лунная поверхность действует как массивный химический реактор. Когда протоны солнечного ветра, движущиеся со скоростью около 300 км/с, сталкиваются с поверхностью, они проходят через сложные процессы перезарядки. На эти взаимодействия влияет локальная surface binding energy, которую команда оценила примерно в 5.5 eV, что соответствует минералогическому составу обратной стороны Луны.

Присутствие negative ions имеет важное значение, так как они легче поддаются влиянию локальных электрических полей, чем нейтральные атомы. Это означает, что результаты Chang'e-6 необходимы для понимания того, как лунная поверхность поддерживает свой электрический баланс. Исследование показывает, что от 7% до 20% атомов водорода, покидающих поверхность, делают это в виде отрицательных ионов. Такая высокая вероятность указывает на то, что лунная среда гораздо более ионно-активна, чем предполагали старые, более упрощенные модели взаимодействия с солнечным ветром.

Как лунный реголит взаимодействует с космической погодой?

Lunar regolith взаимодействует с космической погодой посредством одновременных процессов scattering и sputtering, которые перераспределяют солнечную энергию и материю по лунной поверхности. Согласно модели Chang'e-6, примерно 22% протонов солнечного ветра рассеиваются от поверхности, в то время как 8% входящих протонов отвечают за распыление (выбивание) существующих атомов водорода из лунного грунта.

Процесс scattering включает в себя ионы солнечного ветра, отскакивающие от верхних слоев regolith. Данные NILS позволили исследователям использовать Bayesian inference для уточнения существующих знаний, выявив, что эти рассеянные частицы теряют значительную энергию при ударе. Эта неупругая потеря энергии предполагает, что атомы водорода проходят «более длинный эффективный путь» через поверхность зерен, чем предсказывали старые модели. Такое более глубокое взаимодействие означает, что солнечный ветер эффективнее перемешивает химический состав лунной поверхности, чем считалось ранее.

Sputtering представляет собой более интенсивное взаимодействие, при котором кинетическая энергия солнечного ветра передается атомам, уже находящимся в regolith. Исследование Chang'e-6 показало, что соотношение потока рассеянного и распыленного водорода (eta_sc / eta_sp) составляет примерно 1.5. Эти данные критически важны для понимания lunar exosphere, так как они определяют конкретные механизмы, наполняющие тонкую атмосферу Луны водородом. Ключевые выводы исследования включают:

• Scattering Probability: Около 22% для протонов солнечного ветра.
• Sputtering Probability: Около 8% для поверхностных атомов водорода.
• Inelastic Energy Loss: Значительные взаимодействия указывают на более длинный путь в реголите.
• Surface Roughness: Скользящие углы эмиссии контролируются физической текстурой места посадки.

Как миссия Chang'e-6 меняет наш взгляд на обратную сторону Луны?

Миссия Chang'e-6 коренным образом изменила наше представление об обратной стороне Луны, предоставив первые измерения in-situ ее уникальной ion environment и surface chemistry. Развернув инструмент NILS, космическая программа Китая нанесла на карту взаимодействие между солнечным ветром и регионом Луны, который постоянно экранирован от магнитосферы Земли, что дает возможность увидеть space weathering в «чистом» виде.

Последствия для будущей lunar exploration огромны. Понимание электрической природы поверхности жизненно важно для безопасности как роботизированных, так и пилотируемых миссий. Static electricity и движение заряженных ионов могут приводить к левитации lunar dust и его налипанию на оборудование, что потенциально может повредить чувствительную электронику или скафандры. Данные Chang'e-6 служат основой для прогнозирования этих электрических «горячих зон» в зависимости от интенсивности солнечного ветра. Более того, модель, разработанная Chi Wang и его коллегами, может быть применена к любой однородной многокомпонентной поверхности, что делает ее ценным инструментом для изучения других безвоздушных тел, таких как Меркурий или астероиды.

Забегая вперед, следующий этап исследований ("What's Next") предполагает применение результатов NILS к более широким моделям лунной экзосферы. По мере завершения основной фазы миссии Chang'e-6, данные продолжают подтверждать, что Moon является динамичным участником погодных процессов в Солнечной системе. Будущие миссии, вероятно, сосредоточатся на том, как эти negative ions мигрируют к лунным полюсам, потенциально способствуя образованию водяного льда в постоянно затененных регионах. Это исследование знаменует собой веху в planetary science, переводя Луну из статуса статичного камня в статус сложной, взаимодействующей плазменной лаборатории.

Текущий контекст космической погоды

По состоянию на February 19, 2026, солнечная активность остается значительной, влияя на те самые процессы, которые наблюдает Chang'e-6. Свежие данные указывают на Kp-index of 5, что означает условия Moderate (G1) геомагнитной бури. Такой уровень солнечной активности усиливает поток солнечного ветра, напрямую влияя на скорость рассеяния и распыления на лунной поверхности. На Земле это выражается в высокой видимости полярных сияний:

• Visible Regions: Северные штаты США, Канада и Северная Европа.
• Key Locations: Fairbanks (Alaska), Reykjavik (Iceland) и Stockholm (Sweden).
• Observation Tip: Лучшее время для наблюдения — с 22:00 до 02:00 по местному времени, вдали от городских огней.