¿Por qué exactamente los "cráteres lunares polares permanentemente sombreados... tienen niveles sustancialmente más altos de ³He que las superficies lunares iluminadas por el sol?"

Investigar esta respuesta condujo a ³He en superficies polares lunares permanentemente sombreadas publicadas en Icarus. El resumen es tentador pero conciso:

Abstracto

Debido a sus temperaturas criogénicas, el análisis indica que los cráteres lunares polares permanentemente sombreados pueden tener niveles sustancialmente más altos de ³He que las superficies lunares iluminadas por el sol y se estima conservadoramente que contienen hasta 50 ppb o más.

Helio-3 de Wikipedia ; La abundancia de la nebulosa solar (primordial) dice:

Una de las primeras estimaciones de la relación primordial de ³He a ⁴He en la nebulosa solar ha sido la medición de su relación en la atmósfera de Júpiter, medida por el espectrómetro de masas de la sonda de entrada atmosférica Galileo. Esta relación es de aproximadamente 1:10 000, o 100 partes de ³He por millón de partes de ⁴He. Esta es aproximadamente la misma proporción de isótopos que en el regolito lunar, que contiene 28 ppm de helio-4 y 2,8 ppb de helio-3 (que se encuentra en el extremo inferior de las medidas reales de la muestra, que varían entre 1,4 y 15 ppb).

Pregunta: ¿Por qué exactamente los "cráteres lunares polares permanentemente sombreados... tienen niveles sustancialmente más altos de ³He que las superficies lunares iluminadas por el sol?" ¿Qué es exactamente lo que se cree que les permite acumular hasta 50 ppb de helio-3 en las superficies que ensombrecen permanentemente el Sol, en comparación con un promedio lunar de solo 2,8 ppb?

¿Es la temperatura mucho más baja, o la protección contra el viento solar, o algo más?

Posiblemente un hecho relevante, el punto de ebullición del helio-3 es solo de unos 3,2 Kelvin, mucho más bajo que los 4,2 Kelvin del helio-4.

Las partes por billón son en realidad concentraciones muy bajas.
@PhilipNgai en comparación con qué?
En comparación con cualquier fuente real de energía.
@PhilipNgai Solo estoy interesado en la dinámica de las partículas del Sol que interactúan con el regolito lunar.
Es un tema interesante, pero generalmente conectado con algunas personas que piensan que el He-3 de la luna puede ser una importante fuente de energía.
Curiosamente, la wikipedia sobre el He-3 parece indicar que el He-3 se crea bombardeando el regolito con luz solar. Así que algo está pasando aquí...
@Roger, ¿dónde dice eso? Puedo imaginar que hay interacciones entre el viento solar y el regolito, pero ¿estás seguro de que dice luz solar?
@uhoh estoy corregido; me volví demasiado rápido y suelto con mi terminología allí.
@Roger, creo que la interacción del viento solar y el regolito lunar es complicada y bastante interesante; así que cuanta más discusión mejor, ¡gracias!

Respuestas (1)

Eso es bastante obvio por el factoide que usted mismo declara. En regiones de un cuerpo celeste que no están protegidas por una atmósfera y que nunca están iluminadas por el sol, la temperatura puede bajar muy, muy bajo, en realidad cerca de la temperatura de la Radiación Cósmica de Fondo (2.725 K). Entonces, en los cráteres lunares permanentemente sombreados, el Helio-3 simplemente se ha evaporado a un ritmo mucho más bajo que en las regiones iluminadas por el sol.

-1para comentarios sin fuente y sin respaldo. El almacenamiento de helio-3 en el regolito es un proceso muy complejo, no solo se adhiere a la superficie, sino que también se puede incrustar dentro de las partículas. Hasta ahora no me has convencido si es estrictamente térmico o si también entran en juego efectos de chisporroteo. Protegerse de la luz solar también significa protegerse del viento solar. Solo repetir puntos en mi pregunta no es una respuesta a mi pregunta. ¿Puede echar un segundo vistazo a lo que he escrito después de la Pregunta: y ver si puede abordarlo con más detalle? ¡Gracias!
@uhoh Sí, puedo hacer eso. Sin embargo, será dentro de poco (unos días, probablemente), ya que estoy de viaje. Este artículo del año 2000 researchgate.net/publication/… tiene en su conclusión (y la sección justo antes de él) que 1. sí, hay una mayor concentración de hidrógeno del viento solar en los polos, especialmente en áreas sin iluminación, que en otros lugares 2. la pulverización se refiere sólo a la descomposición del hielo de agua 3. He3 también se intensifica en los polos lunares. De todos modos, puedo sumergirme más profundo.
@uhoh Además, este documento, ciertamente especulativo, 21sci-tech.com/Articles_2014/Moon_Chemistry.pdf cita el documento mucho más serio de la NASA de Schmitt, Henley et al: solarsystem.nasa.gov/studies/191 /... que a su vez, e indirectamente apunta a Geochimica et Cosmochimica Acta, Suplementos 1 y 2 (1970), dedicado a los resultados del Apolo 11. Será un placer para mí destriparlos :-)
¿Por qué exactamente los "cráteres lunares polares permanentemente sombreados... tienen niveles sustancialmente más altos de ³He que las superficies lunares iluminadas por el sol?"
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