Нейтронное излучение лунной поверхности на полюсах

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Somente assinantes

Resumo

Лунная поверхность в окрестности полюсов обладает особыми свойствами по сравнению с поверхностью на экваторе и на умеренных широтах. В полярном реголите содержится в достаточно большом количестве водяной лед, который существенно влияет на возникающее под действием галактических космических лучей нейтронное излучение. Также, температура полярного реголита может иметь предельно низкие значения около 25 К, вследствие чего тепловая компонента нейтронного потока частично удерживается в гравитационном поле.

На основе численного моделирования нейтронного излучения лунной поверхности показаны его главные особенности для полярных районов по сравнению с экваториальными: значительное уменьшение отношения потоков эпитепловых и тепловых нейтронов вследствие увеличения концентрации водорода в реголите и существенное увеличение плотности тепловых нейтронов вблизи поверхности вследствие гравитационного удержания.

Texto integral

Acesso é fechado

Sobre autores

И. Митрофанов

Институт космических исследований РАН

Email: golovin@np.cosmos.ru
Rússia, Москва

А. Санин

Институт космических исследований РАН

Email: golovin@np.cosmos.ru
Rússia, Москва

М. Литвак

Институт космических исследований РАН

Email: golovin@np.cosmos.ru
Rússia, Москва

Д. Головин

Институт космических исследований РАН

Autor responsável pela correspondência
Email: golovin@np.cosmos.ru
Rússia, Москва

М. Дьячкова

Институт космических исследований РАН

Email: golovin@np.cosmos.ru
Rússia, Москва

А. Аникин

Институт космических исследований РАН

Email: golovin@np.cosmos.ru
Rússia, Москва

Н. Лукьянов

Институт космических исследований РАН

Email: golovin@np.cosmos.ru
Rússia, Москва

Bibliografia

  1. Drake D.M., Feldman W.C., Jakosky B.M. Martian neutron leakage spectra // J. Geophys. Res. 1988. V. 93. Iss. B6. P. 6353–6368. https://doi.org/10.1029/JB093iB06p06353.
  2. Masarik J., Reedy R. Gamma ray production and trans- port in Mars // J. Geophys. Res.: Planets. 1996. V. 101. Iss. E8. P. 18891–18912. https://doi.org/10.1029/96JE01563
  3. Woolum D.S., Burnett D.S., Furst M. et al. Measurement of the lunar neutron density profile // The Moon. 1975. V. 12. P. 231–250. https://doi.org/10.1007/BF00577879.
  4. Feldman W.C., Barraclough B.L., Maurice S. et al. Major compositional units of the Moon: Lunar Prospector thermal and fast neutrons // Science. 1998. V. 281. P. 1489–1493. doi: 10.1126/science.281.5382.1489.
  5. Feldman W.C., Maurice S., Binder A.B. et al. Fluxes of fast and epithermal neutrons from Lunar Prospector: Evidence for water ice at the lunar poles // Science. 1998. V. 281. P. 1496–1500. doi: 10.1126/science.281.5382.1496.
  6. Maurice S., Lawrence D.J., Feldman W.C. et al. Reduction of neutron data from Lunar Prospector // J. Geophys. Res. 2004. V. 109. Art.ID. E07S04. doi: 10.1029/2003JE002208.
  7. Mitrofanov I.G., Bartels A., Bobrovnitsky Y.I. et al. Lunar exploration neutron detector for the NASA lunar reconnaissance orbiter // Sp. Sc. Rev. 2010. V. 150 P. 183–207.
  8. Mitrofanov I.G., Sanin A.B., Boynton W.V. et al. Hydrogen mapping of the lunar south pole using the LRO neutron detector experiment LEND // Science. 2010. V. 330. P. 483–486.
  9. Colaprete A., Schultz P., Heldmann J. et al. Detection of water in the LCROSS ejecta plume // Science. 2010. V. 330. P. 463–468. doi: 10.1126/science.1186986
  10. Sanin A.B., Mitrofanov I.G., Litvak M.L. et al. Hydrogen distribution in the lunar polar regions // Icarus. 2017. V. 283. P. 20–30. https://doi.org/10.1016/j.icarus.2016.06.002
  11. Allison J., Amako K., Apostolakis J. et al. Recent developments in GEANT4 // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. 2016. V. 835. P. 186–225. doi: 10.1016/j.nima.2016.06.125
  12. Borg L., Connelly J.N., Boyet M. et al. Chronological evidence that the Moon is either young or did not have a global magma ocean // Nature. 2011. V. 477. P. 70–72. https://doi.org/10.1038/nature10328
  13. Lawrence D.J., Feldman W.C., Elphic R.C. et al. Improved modeling of Lunar Prospector neutron spectrometer data: implications for hydrogen deposits at the lunar poles // J. Geophysical Research Atmospheres. 2006. V. 111. Iss. E08001. doi: 10.1029/2005JE002637.
  14. Usoskin I.G., Gil A.; Kovaltsov G.A. et al. Heliospheric modulation of cosmic rays during the neutron monitor era: Calibration using PAMELA data for 2006–2010 // J. Geophys. Res.: Space Physics. 2017. V. 122. P. 3875–3887. https://doi.org/10.1002/2016JA023819.
  15. Gasnault O., Feldman W.C., Maurice S. et al. Composition from fast neutrons: Application to the Moon // Geophys. Res. Lett. 2001. V. 28(19). P. 3797–3800. doi: 10.1029/2001GL013072.
  16. Vasavada A., Paige D.A., Wood S.E. et al. Near-Surface Temperatures on Mercury and the Moon and the Stability of Polar Ice Deposits // Icarus. 1999. V. 141. P. 179–193. Art. ID. icar.1999.6175
  17. Paige D., Foote M.C., Greenhagen B.T. et al. The lunar reconnaissance orbiter diviner lunar radiometer experiment // Sp. Sci. Rev. 2010. V. 150. P. 125–160. https://doi.org/10.1007/s11214-009-9529-2

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar
2. Fig. 1. Energy spectra of neutron fluxes on the lunar surface for the case of soil with a temperature of 273 K at WEH = 0% (blue line) and for the case of soil with a temperature of 25 K and WEH = 10% (red line). Dashed lines show the spectra of neutron fluxes emitted from the surface. The solid line shows the spectra of the total neutron flux taking into account thermal neutrons that have repeatedly returned to the surface and are scattered in the near-surface soil layer. The inset shows the energy range of thermal neutrons on a large scale. The vertical dotted line shows the energy corresponding to the parabolic velocity for the lunar surface.

Baixar (18KB)
Metadados
3. Fig. 2. Dependences of the ratio of neutron fluxes in the ETN (red curve) and BN (blue curve) ranges relative to the flux in the EN range.

Baixar (16KB)
Metadados
4. Fig. 3. Spectral distributions of particles repeatedly returned to the surface for a surface substance with a mass fraction of water of 0 and 10%. For comparison, the figure shows the spectra for the ideal case under the assumption of stability of free neutrons (shown by dashes). The vertical dotted line shows the energy corresponding to the value of the parabolic velocity for the lunar surface.

Baixar (17KB)
Metadados
5. Fig. 4. Dependences of neutron fluxes on the distance R from the center of the Moon for the spectral ranges TN (red line) and ETN (green line). The dashed lines show the dependences according to the F0R−2 law for neutron fluxes in these spectral ranges. The vertical dotted line shows the value of the radius of the Moon, equal to 1737 km.

Baixar (18KB)
Metadados

Declaração de direitos autorais © Russian Academy of Sciences, 2024