طرق تجريبية من الغبار الشحن والتعبئة على الأسطح مع التعرض للأشعة فوق البنفسجية أو البلازما

لوحة الهيئات الكواكب، مثل القمر والكويكبات، مغطاة بذرات الغبار الدقيقة تسمى الحتاتي. هذه الهيئات لوحة، خلافا للأرض، يتعرض مباشرة لبلازما الرياح الشمسية، والطاقة الشمسية البنفسجية (الأشعة فوق البنفسجية)، مما تسبب الغبار الحتاتي إلى توجيه الاتهام. واتهم هذه ذرات الغبار قد ولذلك سيتم تعبئة، lofted، نقلها، أو حتى طرد وفقدت من على سطح الأرض بسبب القوى الكهربائي. اقترح الأول دليل على هذه العملية الالكتروستاتيكي هو ما يسمى “وهج الأفق القمري”، وتوهج متميزة فوق الأفق الغربي لاحظ بعد فترة وجيزة من غروب الشمس بالمركبة الفضائية المساحين 5 و 6 و 7 قبل خمسة عقود (الشكل 1a)^{1، 2،3}. وقد تم الافتراض أن توهج هذا سببه أشعة الشمس المتناثرة قبالة من ذرات الغبار lofted الكهربية الاستاتية (دائرة نصف قطرها 5 ميكرومترات) إلى ارتفاع < 1 متر فوق السطح القرب المنهي القمرية^1،2،3. كما اقترح الكهربية الاستاتية المفرج عنهم الغبار الناعم تكون مسؤولة عن لافتات مثل رأي تصل إلى ارتفاع عال وأفادت بأن رواد فضاء أبولو^4،5.

منذ ذلك الحين هذه الملاحظات أبولو، عددا من الملاحظات على هيئات لوحة أخرى كانت أيضا مرتبط إلى آليات تعبئة الغبار الالكتروستاتيكي أو lofting، مثل أشعة شعاعي في زحل حلقات^{76،، 8}، وأحواض الغبار على الكويكب إيروس (الشكل 1b)⁹ والمذنب P 67¹⁰، وأشارت إلى الأسطح المسامية من الأطياف الرئيسية-حزام الكويكبات¹¹، سطح أملس غير عادي من زحل الجليدية القمر أطلس¹²، الحتاتي في الدوامات القمرية¹³. وبالإضافة إلى ذلك، قد يكون سبب تدهور ريتروريفليكتورس ليزر على سطح القمر أيضا بتراكم الغبار lofted الكهربية الاستاتية¹⁴.

الدراسات المختبرية التي دفعت إلى حد كبير بهذه الملاحظات مساحة غير عادية من أجل فهم العمليات الفيزيائية من الغبار الشحن والنقل. وقد لوحظ حشد الغبار في مختلف ظروف البلازما، التي هي تسليط جسيمات الغبار قبالة من زجاج مجال سطحية^15،16، مرفوع في البلازما مانعات¹⁷، وسجلت للتحرك في كل إجراء والعزل الأسطح^18،19،،من²⁰²¹. ومع ذلك، كيفية اكتساب جزيئات الغبار رسوم كبيرة بما يكفي تكون lofted أو تعبئة بقيت غير مفهومة. قياسات التهم على جزيئات غبار الفردية على سطح سلاسة²² ومتوسط كثافة التهمة على سطح مغبر²³ منغمسين في البلازما تظهر أن التهم الموجهة إليه قليلة جداً لذرات الغبار lofted أو تعبئة.

في^24،النظريات السابقة^16،25، تقاضي فقط اعتبر تحدث في الطبقة السطحية العليا التي يتعرض مباشرة للأشعة فوق البنفسجية أو البلازما. غالباً ما تعتبر اتهامات توزع موحدا على كامل سطح المغبرة، أي.، كل الجسيمات الغبار الفردية يكتسب نفس القدر من التهمة، الموصوفة بما يسمى ” المشتركة نموذج تهمة ”¹⁶. ومع ذلك، التهم محسوبة من هذا الطراز أصغر بكثير من قوة الجاذبية وحدها. نظرية تقلب تهمة أن حسابات للعملية العشوائية للتدفقات من الإلكترونات والايونات على سطح^16،24 يظهر تعزيز الزمانية في القوة الكهربائية، ولكنها لا تزال صغيرة بالمقارنة قوة الجاذبية.

في هذه الورقة، يتجلى lofting الغبار الالكتروستاتيكي وتعبئة استخدام ثلاثة مؤخرا نمواً²⁶من التجارب، التي هي هامة لفهم النقل الغبار على الحتاتي لوحة الهيئات الكواكب. وتجري هذه التجارب في ظروف البلازما الحرارية مع شعاع الإلكترونات، وشعاع الإلكترونات فقط أو إشعاع الأشعة فوق البنفسجية فقط. هذه التجارب تثبت صحة وضعت مؤخرا “نموذج رسوم مصححة”^26،27، وفي ميكروكافيتيس التي تشكلت بين المجاورة ذرات الغبار تحت السطح يمكن إعادة استيعاب الصورة المنبعثة و/أو سلبية الإلكترونات الثانوية، توليد كبير التهم على أسطح جزيئات غبار المجاورة. قوات بغيضة بين هذه الاتهامات السلبية يمكن أن تصبح كبيرة بما يكفي تعبئة أو يقلع ذرات الغبار.