Kraftfulla solstormar kan ladda upp jorden i kyla, permanent skuggade områden nära månpolerna, och kan möjligen producera "gnistor" som kan förånga och smälta jorden, kanske lika mycket som meteoroider, enligt NASA-finansierad forskning. Denna förändring kan bli uppenbar när man analyserar framtida prover från dessa regioner som kan innehålla nyckeln till att förstå månens och solsystemets historia.

Månen har nästan ingen atmosfär, så dess yta utsätts för den hårda rymdmiljön. Påverkan från små meteoroider vänder eller "trädgårdar" ständigt det övre lagret av damm och sten, kallas regolit, på månen. "Ungefär 10 procent av detta trädgårdsskikt har smält eller förångats av meteoroider, sa Andrew Jordan vid University of New Hampshire, Durham. "Vi fann att i månens permanent skuggade områden, gnistor från solstormar kan smälta eller förånga en liknande andel. "Jordanien är huvudförfattare till ett papper om denna forskning som publicerades online i Ikaros 31 augusti, 2016.

Explosiv solaktivitet, som bloss och koronala massutstötningar, spränger mycket energisk, elektriskt laddade partiklar ut i rymden. Jordens atmosfär skyddar oss från det mesta av denna strålning, men på månen, dessa partiklar - joner och elektroner - smäller direkt in i ytan. De samlas i två lager under ytan; de skrymmande jonerna kan inte tränga djupt in eftersom de är mer benägna att träffa atomer i regoliten, så de bildar ett lager närmare ytan medan de små elektronerna glider igenom och bildar ett djupare lager. Jonerna har positiv laddning medan elektronerna bär negativ laddning. Eftersom motsatta laddningar lockar, normalt flyter dessa laddningar mot varandra och balanserar ut.

I augusti 2014 dock, Jordans team publicerade simuleringsresultat som förutsäger att starka solstormar skulle få regoliten i månens permanent skuggade områden (PSR) att ackumulera laddning i dessa två lager tills den explosivt släpps, som ett miniatyrblixtslag. PSR:erna är så svåra att regolit blir en extremt dålig elektricitetsledare. Därför, under intensiva solstormar, regoliten förväntas försvaga laddningsuppbyggnaden för långsamt för att undvika de destruktiva effekterna av en plötslig elektrisk urladdning, kallas dielektriskt genombrott. Forskningen uppskattar i vilken utsträckning denna process kan förändra regoliten.

"Denna process är inte helt ny för rymdvetenskapen - elektrostatiska urladdningar kan inträffa i alla dåligt ledande (dielektriska) material som utsätts för intensiv rymdstrålning, och är faktiskt den främsta orsaken till rymdskeppsavvikelser, " sa Timothy Stubbs från NASA:s Goddard Space Flight Center i Greenbelt, Maryland, en medförfattare till tidningen. Teamets analys baserades på denna erfarenhet. Från rymdfarkoststudier och analys av prover från NASAs Apollo -månuppdrag, forskarna visste hur ofta stora solstormar förekommer. Från tidigare månforskning, de uppskattade att den översta millimetern av regolit skulle begravas av meteoroider efter cirka en miljon år, så det skulle vara för djupt för att bli utsatt för elektrisk laddning under solstormar. Sedan uppskattade de energin som skulle deponeras över en miljon år av både meteoroider och dielektrisk nedbrytning som drivs av solstormar, och fann att varje process släpper ut tillräckligt med energi för att ändra regoliten med en liknande mängd.

"Laboratorieexperiment visar att dielektrisk nedbrytning är en explosiv process i liten skala, " sa Jordan. "Under haveri, kanaler kunde smältas och förångas genom jordkornen. En del av kornen kan till och med sprängas sönder av den lilla explosionen. PSR är viktiga platser på månen, eftersom de innehåller ledtrådar till månens historia, till exempel den roll som lätt förångade material som vatten har spelat. Men för att dechiffrera den historien, vi behöver veta på vilka sätt PSR inte är orörda; det är, hur de har blivit vittrade av rymdmiljön, inklusive solstormar och meteoroider."

Nästa steg är att söka efter bevis på dielektriskt sammanbrott i PSR och avgöra om det kan hända i andra områden på månen. Observationer från NASA:s rymdfarkost Lunar Reconnaissance Orbiter indikerar att jorden i PSR är mer porös eller "fluffig" än andra områden, vilket kan förväntas om sammanbrott sprängde isär några av jordkornen där. Dock, experiment, några pågår redan, behövs för att bekräfta att haveri är ansvarig för detta. Också, månkvällen är lång - cirka två veckor - så det kan bli tillräckligt kallt för att sammanbrott kan inträffa i andra områden på månen, enligt laget. Det kan till och med finnas "gnistat" material i Apollo -proverna, men svårigheten skulle vara att avgöra om detta material ändrades genom nedbrytning eller en meteoroidpåverkan. Teamet samarbetar med forskare vid Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory på experiment för att se hur nedbrytning påverkar regoliten och för att leta efter eventuella kontrollanter som skulle kunna skilja den från effekterna av meteoroider.