คุณรู้หรือไม่ว่าชั้นบรรยากาศของโลกทอดยาวเกินวงโคจรของดวงจันทร์

การพูดอย่างเคร่งครัดมีขอบเขตไม่ จำกัด ระหว่างโลกกับอวกาศ บรรยากาศของเราไม่ได้จบแค่ที่ระดับความสูงที่แน่นอน มันค่อย ๆ จางหายไป การศึกษาใหม่จากสถาบันวิจัยอวกาศของรัสเซีย (SRI) แสดงให้เห็นว่าบรรยากาศของเราขยายออกไปสู่อวกาศ 630,000 กม.

ผู้เขียนหลักของการศึกษานี้คือ Igor Baliukin นักวิจัยที่ SRI ของรัสเซีย, กรมดาวเคราะห์, ฟิสิกส์และระบบสุริยะขนาดเล็ก Jean-Loup Bertaux จาก LATMOS ที่Université de Versailles-Saint-Quentin-en-Yvelines ประเทศฝรั่งเศสก็มีส่วนร่วมในการศึกษานี้เช่นกัน การศึกษาใช้ข้อมูลเก็บถาวรจาก SOHO (Solar and Heliospheric Observatory) เพื่อค้นหาส่วนขยายของก๊าซในชั้นบรรยากาศของโลก

การศึกษาครั้งนี้เกี่ยวกับสิ่งที่เรียกว่า geocorona มันเป็นเมฆไฮโดรเจนอะตอมขนาดใหญ่ที่ตั้งอยู่ในที่ซึ่งชั้นบรรยากาศของโลกผสานกับอวกาศ SOHO มีเครื่องมือวิทยาศาสตร์ 12 ชิ้นและหนึ่งในนั้นเรียกว่า SWAN (Anisotropies ลมสุริยะ) SWAN สามารถติดตามสัญญาณไฮโดรเจนจาก geocorona และตรวจจับขอบเขตด้านนอกได้แม่นยำกว่าที่เคยเป็นมา

นักบินอวกาศอพอลโล 16 คนถ่ายภาพ geocorona ด้วยกล้องตัวแรกบนพื้นผิวดวงจันทร์ในปี 1972 แต่ในเวลานั้นพวกเขาไม่รู้ว่าพวกเขายังอยู่ในชั้นบรรยากาศของโลก

“ดวงจันทร์บินผ่านชั้นบรรยากาศของโลก.”

Igor Baliukin ศูนย์วิจัยอวกาศของรัสเซีย

การศึกษานี้ยังเกี่ยวกับสิ่งที่เรียกว่าแสงลายแมน - อัลฟ่า เป็นความยาวคลื่นพิเศษของรังสีอัลตราไวโอเลตที่ทำปฏิกิริยากับอะตอมไฮโดรเจน อะตอมสามารถดูดซับและปล่อยแสงนี้ได้ ปัญหาคือว่าในชั้นบรรยากาศของโลกแสงนี้ถูกดูดซับ วิธีเดียวที่จะเห็นขอบเขตของโคโรนามาจากอวกาศ ถึงตอนนั้นการสำรวจ SWAN / SOHO สามารถทำได้ในบางช่วงเวลาของปีเท่านั้นเมื่อโลกและวงล้อ geocorona หมุนไปในมุมมองของหอดูดาว

การออกแบบของ SWAN ช่วยให้สามารถวัดอะตอมไฮโดรเจนใน geocorona และกรองหรือทิ้งอะตอมไฮโดรเจนในอวกาศ

นักวิทยาศาสตร์ที่อยู่เบื้องหลังการศึกษาใหม่พบว่าแสงแดดบีบอัดอะตอมไฮโดรเจนในช่วงเวลาของโลกและมันยังสร้างความหนาแน่นที่เพิ่มขึ้นในด้านกลางคืน อย่างไรก็ตามความหนาแน่นนั้นเป็นเพียงความสัมพันธ์เท่านั้น พื้นที่หนาแน่นในช่วงกลางวันมีเพียง 70 อะตอมต่อลูกบาศก์เซนติเมตรที่ 60,000 กิโลเมตรเหนือโลก ที่ระยะทางของดวงจันทร์มีเพียงประมาณ 0.2 อะตอมต่อซีซี

“ดวงจันทร์บินผ่านชั้นบรรยากาศของโลก” Baliukin กล่าวผู้แต่งนำรายงานที่นำเสนอผลลัพธ์ “เราไม่ได้ตระหนักถึงมันจนกว่าเราจะปัดฝุ่นจากการสำรวจที่เกิดขึ้นเมื่อสองทศวรรษก่อนโดยยานอวกาศโซโห.”

แม้ว่า geocorona จะขยายออกไปไกลพอที่จะครอบคลุมดวงจันทร์ แต่มันไม่ได้หมายความว่ามันจะช่วยสำรวจอวกาศในทางใดทางหนึ่ง แม้ว่าไฮโดรเจนจะเป็นส่วนเสริมของบรรยากาศ แต่ความหนาแน่นของอะตอมไฮโดรเจนยังต่ำมากจนเป็นสุญญากาศ แต่นั่นไม่ได้ทำให้การค้นพบนี้ไร้ความหมายไม่ใช่โดยการยิงระยะไกล

“บนโลกเราจะเรียกมันว่าสูญญากาศดังนั้นแหล่งไฮโดรเจนพิเศษนี้ไม่สำคัญพอที่จะอำนวยความสะดวกในการสำรวจอวกาศอิกอร์กล่าว

แต่มันมีความสำคัญเมื่อพูดถึงดาวเคราะห์นอกระบบ สำหรับดาวเคราะห์ที่มีไฮโดรเจนในชั้นนอกของพวกเขามักจะเห็นไอน้ำใกล้กับพื้นผิวของมัน นั่นคือกรณีของ Earth, Mars และ Venus ความจริงนั้นอาจเป็นประโยชน์เมื่อพยายามตรวจสอบว่าดาวเคราะห์นอกระบบใดที่อาจมีน้ำ

“สิ่งนี้น่าสนใจเป็นพิเศษเมื่อมองหาดาวเคราะห์ที่มีแหล่งกักเก็บน้ำที่อาจเกิดขึ้นนอกเหนือจากระบบสุริยะของเรา” Jean-Loup Bertaux ผู้ร่วมเขียนและอดีตผู้ลงทุนหลักของ SWAN อธิบาย

บรรยากาศที่ขยายออกไปและรังสีอัลตราไวโอเลตที่อยู่ในนั้นไม่เป็นอันตรายต่อนักบินอวกาศในภารกิจในพื้นที่นี้ นอกจากนี้ยังมีรังสีอุลตร้าไวโอเลตที่เกี่ยวข้องกับ geocorona เนื่องจากอะตอมไฮโดรเจนกระจายแสงอาทิตย์ไปทุกทิศทุกทาง แต่ผลกระทบต่อนักบินอวกาศในวงโคจรของดวงจันทร์จะน้อยมากเมื่อเทียบกับแหล่งหลักของรังสี - ดวงอาทิตย์” Jean-Loup Bertaux กล่าว

แต่เป็นไปได้ที่ geocorona อาจรบกวนการสังเกตทางดาราศาสตร์ที่เกิดขึ้นใกล้ดวงจันทร์ นี่คือสิ่งที่กล้องโทรทรรศน์ทางจันทรคติใด ๆ จะต้องพิจารณา “กล้องโทรทรรศน์อวกาศที่สำรวจท้องฟ้าในช่วงความยาวคลื่นรังสีอัลตราไวโอเลตเพื่อศึกษาองค์ประกอบทางเคมีของดาวและกาแลคซีจะต้องคำนึงถึงสิ่งนี้ด้วย” Jean-Loup กล่าวเสริม

SOHO เปิดตัวในปี 1995 และได้ศึกษาดวงอาทิตย์มานานกว่า 20 ปี มันยังอยู่ที่นั่นที่โคจร L1 แม้ว่ามันจะถูกออกแบบมาสำหรับภารกิจสองปี ตลอดระยะเวลาที่ผ่านมามันมี "อันดับหนึ่ง" อยู่ใต้เข็มขัด

เครื่องดนตรี SWAN ของ SOHO ได้สำรวจ geocorona ของโลกสามครั้งระหว่างปี 1996 ถึง 1998 ทีมตัดสินใจที่จะดึงข้อมูลนี้จากคลัง SOHO และวิเคราะห์เพิ่มเติม การค้นพบนี้ทำให้เราสงสัยว่าการค้นพบอื่นใดถูกซ่อนอยู่ในที่เก็บถาวร

“ข้อมูลที่เก็บไว้หลายปีที่ผ่านมามักจะถูกนำไปใช้ประโยชน์สำหรับวิทยาศาสตร์ใหม่Bernhard Fleck นักวิทยาศาสตร์โครงการ ESA SOHO กล่าว “การค้นพบนี้เน้นคุณค่าของข้อมูลที่เก็บรวบรวมกว่า 20 ปีที่ผ่านมาและประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยมของ SOHO.”

การศึกษาใหม่มีการเผยแพร่ใน วารสารการวิจัยธรณีฟิสิกส์: ฟิสิกส์อวกาศ.

แหล่งที่มา:

• บทความวิจัย: SWAN / SOHO Lyman?? การทำแผนที่: ไฮโดรเจน Geocorona ขยายไปไกลกว่าดวงจันทร์
• ESA Press Release: บรรยากาศของโลกแผ่ออกไปสู่ดวงจันทร์และอื่น ๆ
• แผ่นข้อมูล SOHO