Экспериментальные методы взимания пыли и мобилизации на поверхностях с воздействием ультрафиолетового излучения или плазмы

Безвоздушного планетных тел, таких как Луна и астероидов, покрыты тонкой пыли частиц, называемых реголита. Эти безвоздушного органы, в отличие от земли, непосредственно подвергаются воздействию плазмы солнечного ветра и солнечного ультрафиолетового (УФ) излучения, вызывая реголита пыли заряжаться. Эти взимается частицы пыли могут поэтому быть мобилизованы, сечениям, транспортировки, или даже выбрасывается и потерял от поверхности вследствие электростатических сил. Первый предложил доказательств электростатические процесс был так называемый «свечение Луны горизонт», собственный свечение над Западной горизонтом наблюдением инспектора, 5, 6 и 7-ка пять десятилетий тому назад (рис. 1a) вскоре после захода солнца^{1, 2,3}. Предположили, что это свечение было вызвано солнечным светом, рассеян от частиц пыли электростатически сечениям (радиус 5 мкм) на высоту < 1 м над поверхностью вблизи лунного Терминатор^1,2,3. Электростатически выпустила мелкодисперсной пыли было также предложено отвечать за Рэй как растяжки, достигая большой высоты сообщил Аполлон астронавтов^4,–⁵.

С тех пор эти наблюдения Аполлон, количество наблюдений над другими безвоздушного органы были также связаны с механизмами мобилизации электрофильтрах пыль или сечениям, таких как радиальные спицы в Сатурн кольца^{6,7, 8}, пыль пруды на астероиде Эрос (рис. 1b)⁹ и кометы 67 P¹⁰, пористых поверхностей указано от главного пояса астероидов спектры¹¹, необычайно гладкой поверхности Сатурна ледяной Луна Атлас¹²и реголита лунного сучки¹³. Кроме того деградация светоотражателей лазера на поверхности Луны может быть также вызвано накопление электростатического сечениям пыли¹⁴.

Лабораторные исследования были во многом вызваны эти необычные космических наблюдений для понимания физических процессов зарядки пыли и транспорт. Пыль мобилизации наблюдается в различных условиях плазмы, в которых частицы пыли сарай с стеклянной сфере поверхности^15,16, поднимаемый в плазме влагалищ¹⁷и записал для перемещения на проведение и изоляционные поверхности^18,19,,2021. Однако как частицы пыли могут получить достаточно большой обвинения сечениям или мобилизованы оставалась не ясны. Измерения расходов на отдельные пыли на гладкой поверхности²² и средняя плотность заряда на пыльной поверхности²³ погружены в плазме показывают, что обвинения являются слишком мал для частиц пыли по сечениям или мобилизованы.

В предыдущих теорий^16,24,–²⁵зарядки только считался происходят в верхнем слое поверхности, которая подвержена непосредственному воздействию УФ или плазмы. Обвинения часто считается чтобы быть распределены равномерно по всей поверхности пыльной, т.е., каждый индивидуальный пыли частиц приобретает такое же количество заряда, описанные в так называемой «общий заряд модель»¹⁶. Однако обвинения, рассчитанные на основе этой модели гораздо меньше, чем гравитационной силы. Теория колебаний заряда, что приходится стохастический процесс потоков электронов и ионов к поверхности^16,24 показывает временное повышение в электростатических сил, но она остается небольшим по сравнению с Гравитационные силы.

В этом документе лофтинг электрофильтрах пыль и мобилизации продемонстрировал с помощью трех недавно разработали²⁶эксперименты, которые являются важными для понимания пыли транспорта на реголита безвоздушного планетных тел. Эти эксперименты проводятся в условиях термической плазмы с пучка электронов, пучка электронов только или УФ-излучения. Эти эксперименты продемонстрировать действенность недавно разработанных «заплата заряда модель»^26,27, в котором микрорезонаторах образуются между соседними частицы пыли ниже поверхности может повторно поглощать испускаемого фото и/или вторичных электронов, генерации большой минус расходы на поверхностях соседних частиц пыли. Отвратительный сил между этими отрицательными зарядами может стать достаточно большой, чтобы мобилизовать или поднимите частицы пыли.