На российском суперкомпьютере смоделировали процессы Луны и Меркурия

Исследование экзосферы планет и небесных тел Солнечной системы – одна из важных задач современной астрохимии

Фото с сайта tsu.ru

Доцент физического факультета Рашид Валиев совместно с коллегами из МГУ и ТПУ смоделировал химические процессы, которые происходят в окружающем пространстве (экзосферах) Луны и Меркурия.

Результаты работы опубликованы в журнале Planetary and Space Science. Ученые доказали, что причиной появления в экзосферах планет некоторых видов металлов является метеоритная бомбардировка.

В настоящее время в экзосферах Луны и Меркурия обнаружены атомы щелочных и щелочноземельных металлов: Li, Na, K, Mg и Ca. Нашли их с помощью спектроскопических приборов на спутниках, а также с помощью телескопов на Земле. Причин появления этих металлов в экзосферах может быть несколько, однако наиболее вероятной является метеоритная бомбардировка. Это подтверждается еще и тем, что во время метеоритных потоков концентрация металлов увеличивается.

Исследование экзосферы планет и небесных тел Солнечной системы – одна из важных задач современной астрохимии. В частности, для ее решения европейские и японские ученые планируют отправить в 2018 году миссию (спутник) BepiColombo для изучения экзосфер Меркурия.

– Дело в том, что при приближении к поверхности небесных тел метеороиды развивают скорость, равную нескольким десяткам км/c, и, следовательно, обладают большой кинетической энергией, которая при их падении выделяется в виде теплоты, – объясняет Рашид Валиев. – Далее после определенных термохимических реакций образуются оксиды и гидроксиды этих металлов, которые вылетают с большой скоростью. Под действием солнечного излучения такие молекулы могут распадаться на отдельные составляющие – так атомы металлов появляются в экзосферах небесных тел Солнечной системы.

Для проверки гипотезы ученые должны были определить время фотолиза – развала молекулы на атомы под влиянием солнечного излучения. Если молекулы разваливаются быстро и не успевают покинуть экзосферу, гипотеза верна. Изучить процессы фотолиза в космических условиях или экспериментально провести такие эксперименты крайне сложно. Однако их можно смоделировать на суперкомпьютерах.

– Мы построили физическую модель, вывели рабочие формулы. Далее написали расчетную вычислительную компьютерную программу. Основные вычисления были проведены с помощью методов квантовой химии на суперкомпьютере ТГУ, – говорит ученый. – Наши результаты подтвердили, что источником атомов в экзосферах Луны, Меркурия и, возможно, других небесных тел Солнечной системы действительно является фотолиз солнечными фотонами молекул LiO, NaO, KO и MgO.

В дальнейшем Валиев вместе с коллегами планирует рассмотреть целую серию молекул, включая трехатомные, чтобы окончательно подтвердить все выводы данной гипотезы. Сейчас команда представляет свои результаты на научных конференциях, привлекая к исследованиям студентов, которые пишут по теме курсовые работы.