ดวงจันทร์อาจมีบรรยากาศโลหะหนักที่มีลมเหนือเสียง

การแผ่รังสีจากโลกยุคแรกๆ ที่เรืองแสงเหมือนดาวฤกษ์จะทำให้โลหะระเหยกลายเป็นชั้นอากาศดวงจันทร์บริวารอาจมีชั้นบรรยากาศที่เป็นโลหะหนา ซึ่งลมเหนือเสียงทำให้เกิดคลื่นในมหาสมุทรแมกมา

นั่นคือบทสรุปของการจำลองใหม่ที่คำนวณว่าความร้อนจากดวงอาทิตย์อายุน้อย 

โลก และพื้นผิวที่ร้อนของดวงจันทร์เอง สามารถทำให้โลหะจากดวงจันทร์กลายเป็นไอเพื่อให้ดวงจันทร์มีชั้นบรรยากาศที่หนาเท่ากับดาวอังคารได้อย่างไร แบบจำลองนี้รายงานออนไลน์เมื่อวันที่ 22 มิถุนายนที่ arXiv.org เสนอวิธีทดสอบทฤษฎีว่าดวงจันทร์ก่อตัวอย่างไร และแนะนำวิธีที่นักวิจัยสามารถศึกษาดาวเคราะห์นอกระบบโดยไม่ต้องออกจากพื้นที่ใกล้เคียงของโลก

นักวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ส่วนใหญ่คิดว่าดวงจันทร์ก่อตัวขึ้นเมื่อดาวเคราะห์กำเนิดขนาดเท่าดาวอังคารชนโลกเมื่อประมาณ 4.5 พันล้านปีก่อน การชนกันทำให้วัตถุร้อนและหลอมเหลวเข้าสู่วงโคจรของโลก ซึ่งรวมตัวกันและเย็นลงในดวงจันทร์ในที่สุด

อย่าง​ไร​ก็​ตาม ใน​ตอน​แรก ดวง​จันทร์​จะ​ถูก​ปกคลุม​ด้วย​หิน​เหลว​ร้อน​ที่​ลึก​ใน​มหาสมุทร​โลก. โลกหลังการชนก็จะร้อนจัดเช่นกัน — สูงกว่า 2,000 องศาเซลเซียส — และจะเรืองแสงได้เหมือนดาวแคระแดง

Prabal Saxena จาก Goddard Spaceflight Center ของ NASA ในเมือง Greenbelt รัฐ Md. และเพื่อนร่วมงานได้เพิ่มการแผ่รังสีที่ดวงจันทร์ตอนต้นจะได้รับจากโลกที่เหมือนดาวดวงนั้น รวมทั้งดวงอาทิตย์และมหาสมุทรแมกมาด้วย โมเดลก่อนหน้านี้ได้แนะนำว่าดวงจันทร์ตอนต้นควรมีบรรยากาศ แต่ทีมงานเชื่อว่าแบบจำลองดังกล่าวเป็นรุ่นแรกที่รวมข้อมูลทั้งหมดเหล่านี้ในคราวเดียว โดยเผยให้เห็นรายละเอียดที่สดใหม่ว่าบรรยากาศและมหาสมุทรอาจมีปฏิสัมพันธ์กันอย่างไร

รังสีทั้งหมดนั้นจะทำให้อะตอมที่ระเหยกลายเป็นไอในมหาสมุทรแมกมาที่อุดมด้วยโลหะและก่อให้เกิดชั้นบรรยากาศประมาณหนึ่งในสิบของความหนาของโลก เพื่อให้ง่ายขึ้น ทีมงานจึงใช้โซเดียม ซึ่งเป็นธาตุที่ระเหยง่ายซึ่งมีอยู่มากบนดวงจันทร์ เพื่อแสดงองค์ประกอบทั้งหมดที่อาจส่งผลต่อบรรยากาศ

ตราบใดที่มหาสมุทรที่หลอมเหลวยังคงเป็นของเหลว บรรยากาศจะได้รับโซเดียมอะตอมที่ระเหยใหม่จากมหาสมุทรและส่งพวกมันไปในอากาศที่เป็นโลหะ ความแตกต่างของอุณหภูมิสุดขั้ว — ด้านของดวงจันทร์ที่หันเข้าหาโลกจะได้รับความร้อนจนถึงอุณหภูมิที่สูงกว่า 1700 ° และด้านไกลจะเย็นจนเย็นถึง 150 ° — จะทำให้ลมแรงขึ้นด้วยความเร็วมากกว่าหนึ่งกิโลเมตรต่อวินาที ลมคงจะพัดคลื่นในมหาสมุทรหนืด

เมื่อลมพัดมาถึงเขตพลบค่ำระหว่างร้อนและเย็น บรรยากาศก็จะควบแน่น เหลือเพียงแถบโซเดียมหิมะ

หลังจากผ่านไปประมาณ 1,000 ปี มหาสมุทรแมกมาจะเย็นลงพอที่จะแข็งตัวเป็นเปลือกหิน ถ้าไม่มีแหล่งกักเก็บของเหลว บรรยากาศทั้งหมดจะพังทลายลง

“บรรยากาศของดวงจันทร์เป็นเหมือนร็อคสตาร์ที่ปาร์ตี้อย่างหนัก” แซกเซนากล่าว “มันมีความเป็นอยู่ของโลหะหนักจริงๆ แต่มันพังทลายอย่างรวดเร็ว”

Kevin Zahnle จากศูนย์วิจัย Ames ของ NASA ใน Moffett Field รัฐแคลิฟอร์เนีย คิดว่าภาพบรรยากาศบนดวงจันทร์ที่มีชีวิตชีวาและมีชีวิตชีวานี้มีชีวิตชีวาอย่างรวดเร็ว ฟังดูเป็นไปได้ และอาจทดสอบได้ “เรื่องราวของพวกเขาอยู่ในขอบเขตที่เป็นไปได้” เขากล่าว แต่เขาไม่แน่ใจว่าสมมติฐานของตัวแบบทั้งหมดเป็นสมมติฐานที่ดี ทั้งโลกและดวงจันทร์จะต้อง “แห้งเกินไป” เพื่อหลีกเลี่ยงการเกิดชั้นบรรยากาศไอน้ำก่อนเป็นต้น  

วิธีหนึ่งในการทดสอบแบบจำลองคือการมองหาวงแหวนโซเดียมเสริมในก้อนหินรอบๆ เขตการเปลี่ยนแปลง นั่นจะแสดงให้เห็นว่าบรรยากาศมีการไล่ระดับอุณหภูมิสุดขั้วและมีลมแรงมากจริงๆ

แบบจำลองอื่น ๆ ของการก่อตัวของดวงจันทร์ – ตัวอย่างเช่น หากเกิดขึ้นจากการกระแทกขนาดเล็กหลายครั้งแทนที่จะเป็นขนาดใหญ่เพียงครั้งเดียว – จะนำไปสู่บรรยากาศที่เย็นกว่า ลมแรงน้อยกว่า และไม่มีโซเดียมหิมะในท้ายที่สุด Saxena กล่าว การค้นหาโซเดียมส่วนเกินนั้นสามารถช่วยยุติการอภิปรายเกี่ยวกับผลกระทบที่เกิดขึ้นจริง ( SN: 4/15/17, p.18 )

แซกเซนากล่าวว่าด้วยความใกล้ชิดกับโลกที่เรืองแสงเหมือนดาวฤกษ์

“ถ้าเราสามารถอธิบายลักษณะของดวงจันทร์ตอนต้นได้ มันก็จะบอกเราเกี่ยวกับกลไกทางกายภาพที่ทำงานบนดาวเคราะห์นอกระบบสุดโต่งที่อยู่ใกล้เคียงเหล่านี้” แซกเซนากล่าว

นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ Tabetha Boyajian จากมหาวิทยาลัยแห่งรัฐลุยเซียนาในแบตันรูชกล่าวว่า “น่าทึ่งมาก เธอรายงานการสั่นไหวของดาวดวงนี้ครั้งแรกในปี 2015 (ดาวนี้มีชื่อเล่นว่าสำหรับเธอ) และเป็นผู้เขียนร่วมในบทความของ Meng “เราคิดเสมอว่ามันจะสว่างขึ้นในบางครั้ง มันไม่สามารถจางลงได้ตลอดเวลา—ไม่เช่นนั้นมันจะหายไป นี่แสดงว่ามันไม่สว่าง”

ความสว่างอาจเกิดจากวัฏจักรแม่เหล็กเหมือนดวงอาทิตย์ Simon กล่าว แต่ไม่มีวัฏจักรใดที่ทำให้ดาวสว่างและสลัวได้มากขนาดนั้น ดังนั้นดาวจะยังคงแปลกอยู่