Лунные пятна могут оказаться ключом к эффективной защите космонавтов от радиации

Магнитосфера Луны ничтожна. Но ряд областей на её поверхности — «пятен» — сохраняет почти белый изначальный цвет лунных пород. Что-то не даёт солнечному ветру затемнить их, сравнять с другими поверхностными формациями.

Как выяснилось, значительную роль в этом играет образование на границе даже очень слабого магнитного поля существенного электрического поля.

В районе светлых пятен лунной поверхности, на периферии генерируемого ими магнитного поля, образуется поле электростатическое, отталкивающее частицы солнечного ветра на значительную высоту. (Здесь и ниже илл. R.A. Bamford et al.)
Именно так: учёные из британской Лаборатории Резерфорда — Эплтона провели эксперимент, из которого следует, что даже небольшое по размерам и довольно слабое магнитное поле может образовывать значимое электростатическое поле, способное эффективно защищать от ионизирующего излучения и частиц плазмы. Оно-то и защищает светлые пятна лунной поверхности от бомбардировки солнечным ветром.

Магнитное поле в районе светлых пятен, конечно, есть (часто вызванное бомбардировкой частицами солнечного ветра), но очень слабое, в то время как солнечный ветер, подходя к Луне, серьёзно тормозится и искажается, причём до высот в 10 000 км над поверхностью. Как выяснилось, пятна создают магнитное поле, имеющее форму, грубо приближённую к пузырю, на краях которого возникает электрическое поле. Причём интенсивность последнего зависит не от размеров магнитосферы или интенсивности магнитного поля, а от его градиента — вектора, указывающего направление наискорейшего возрастания поля.

То есть источник магнитного поля может быть сколь угодно малым и при этом всё равно рождать электрическое поле, способное остановить частицы солнечного ветра и ионизирующее излучение. Лишь бы градиент был достаточным. Эксперименты позволили выявить этот эффект на практике: электростатическое поле отражало плазму, даже если порождающая её магнитосфера была очень маленькой.


В ходе эксперимента плазма обтекала миниатюрную «магнитосферу»: её отталкивало не магнитное, а электростатическое поле.

Что это означает? Во-первых, присутствие эффективной защиты от космической радиации даже у небесного тела без магнитосферы (и даже без атмосферы) заставляет пересмотреть представления об абсолютной необходимости существования магнитосферы в мирах, в которых возможно зарождение жизни.

Во-вторых, если на Луне когда-нибудь появятся поселения, то при их размещении в «светлых пятнах» радиационная защита будет в основном обеспечена самими лунными породами.

И самое интересное: на основе подобных механизмов можно попробовать построить защиту экипажей в случае их путешествия на Марс или в любую другую точку Солнечной системы, требующую длительного перелёта.

Сейчас, напомним, бури на Солнце заставляют космонавтов перебираться в наиболее защищённые отсеки МКС. Но во время полёта на Марс интенсивность солнечного ветра может значительно превысить показатели низкой околоземной орбиты, что поставит под угрозу выживание и здоровье экипажей.

Соответствующая работа принята к публикации в журнале Physical Review Letters.