En ny studie visar att en atmosfär skapades runt den antika månen, 3 till 4 miljarder år sedan, när intensiva vulkanutbrott spydde ut gaser ovanför ytan snabbare än de kunde fly ut i rymden. Studien, stöds av NASA:s Solar System Exploration Research Virtual Institute, publicerades i Earth and Planetary Science Letters .

När man tittar upp på månen, mörka ytor av vulkanisk basalt kan lätt ses fylla stora anslagsbassänger. Dessa hav av basalt, känd som maria, bröt ut medan månens inre fortfarande var varm och genererade magmatiska plymer som ibland bröt månens yta och flödade i hundratals kilometer. Analyser av Apollo-prover indikerar att magma bar gaskomponenter, som kolmonoxid, ingredienserna till vatten, svavel, och andra flyktiga arter.

I nytt arbete, Dr. Debra H. Needham, Forskare vid NASA Marshall Space Flight Center, och Dr David A. Kring, Universities Space Research Association (USRA) Senior Staff Scientist, vid Lunar and Planetary Institute (LPI), beräknade mängderna gaser som steg från de utbrytande lavorna när de strömmade över ytan och visade att dessa gaser ackumulerades runt månen för att bilda en övergående atmosfär. Atmosfären var tjockast under toppen av vulkanisk aktivitet för cirka 3,5 miljarder år sedan och, när det skapas, skulle ha bestått i cirka 70 miljoner år innan de försvann ut i rymden.

De två största pulserna av gaser producerades när lavahaven fyllde Serenitatis- och Imbriumbassängerna för cirka 3,8 och 3,5 miljarder år sedan, respektive. Kanterna på dessa lavahav utforskades av astronauter från Apollo 15- och 17-uppdragen, som samlade in prover som inte bara gav utbrottens åldrar, men innehöll också bevis på de gaser som producerades från de utbrytande månlavorna.

NASA:s Needham säger, "Den totala mängden H2O som frigörs under utplaceringen av stobasalterna är nästan dubbelt så stor som volymen vatten i Lake Tahoe. Även om mycket av denna ånga skulle ha gått förlorad till rymden, en betydande del kan ha tagit sig till månens poler. Detta betyder att några av månens polära flyktiga ämnen vi ser vid månpolerna kan ha sitt ursprung i månen."

David Kring konstaterar, "Detta arbete förändrar dramatiskt vår syn på månen från en luftlös stenig kropp till en som brukade vara omgiven av en atmosfär som är mer utbredd än den som omger Mars idag." När månen hade den atmosfären, den var nästan 3 gånger närmare jorden än den är idag och skulle ha synts nästan 3 gånger större på himlen.

Denna nya bild av månen har viktiga konsekvenser för framtida utforskning. Analysen av Needham och Kring kvantifierar en källa till flyktiga ämnen som kan ha fångats från atmosfären till kyla, permanent skuggade områden nära månens poler och, Således, kan ge en iskälla som är lämplig för ett ihållande program för månutforskning. Flyktiga ämnen som fångas i isiga avlagringar kan ge luft och bränsle för astronauter som utför månens ytoperationer och, potentiellt, för uppdrag bortom månen.

Under det senaste decenniet, sökandet efter flyktiga ämnen inom månen och på månens yta har intensifierats. Dessa flyktiga ämnen kan ha ledtrådar om materialet som samlades för att bilda jorden och månen och, Således, vårt planetariska ursprung. De flyktiga ämnena kan också tillhandahålla de in-situ-resurser som behövs för ihållande månytaktiviteter som kan följa utvecklingen av NASA:s nya Orion-besättningsfordon och en Gateway-struktur som kan kretsa runt månen. Dessutom, robottillgångar, som NASA:s Resource Prospector, utvecklas för att utforska arten och fördelningen av flyktiga fyndigheter som kan vara lämpliga för vetenskaplig analys och återhämtning. Baserat på de nya resultaten från Needham och Kring, dessa tillgångar kan återvinna is som delvis består av flyktiga ämnen som bröt ut från vulkaniska sprickor för över 3 miljarder år sedan.