Tanah bulan
Tanah Bulan adalah pecahan halus regolith yang ditemukan di permukaan Bulan. Sifat-sifatnya dapat berbeda secara signifikan dari tanah terestrial di Bumi. Sifat fisik tanah bulan terutama disebabkan oleh disintegrasi mekanis batuan basaltik dan anorthositic, yang disebabkan oleh dampak meteorik dan bombardir oleh partikel atom antar bintang yang bermuatan selama bertahun-tahun. Proses
ini sebagian besar merupakan salah satu pelapukan mekanis dimana partikel-partikel tersebut berubah menjadi tanah yang lebih halus, dan lebih halus dari waktu ke waktu. Situasi ini bertentangan secara mendasar dengan pembentukan tanah di Bumi, yang dimediasi oleh adanya molekul oksigen (O), kelembapan, angin atmosfir, dan serangkaian proses biologis yang berkontribusi.
Beberapa orang berpendapat bahwa istilah "tanah" tidak tepat untuk digunakan pada Bulan karena di Bumi, tanah didefinisikan memiliki kandungan organik, sedangkan Bulan tidak memiliki kandungan organik. Biarpun demikian, penggunaan standar di kalangan ilmuwan yang meneliti bulan mengabaikan perbedaan tersebut.
Istilah tanah bulan sering digunakan secara bergantian dengan regolith bulan tetapi biasanya hanya mengacu pada fraksi regolit lebih halus yang tersusun dari butiran berdiameter satu sentimeter atau kurang. Debu bulan umumnya digunakan untuk menyebut material yang lebih halus daripada tanah bulan. Tidak ada definisi resmi tentang ukuran pecahan yang merupakan "debu"; ada yang membatasi sebagai butiran berdiameter kurang dari 50 mikrometer atau kurang dari 10 mikrometer.
Proses ini tidak hanya membentuk tanah bulan, namun juga terus mengubah sifat fisik dan optik tanah dari waktu ke waktu; Proses ini dikenal sebagai pelapukan ruang. Selain itu, pancuran api, yaitu lava vulkanik yang terlontar dan mendingin menjadi manik-manik kaca kecil sebelum jatuh kembali ke permukaan, dapat membuat deposit kecil yang cukup
signifikan di beberapa lokasi, seperti tanah oranye yang ditemukan di Kawah Shorty, Taurus-Littrow oleh Apollo 17, dan kaca hijau yang ditemukan di Hadley-Apennine oleh Apollo 15. Simpanan manik-manik vulkanik juga dianggap sebagai asal dari "Dark Mantle Deposits" (DMD) di lokasi lain di sekitar Bulan.
Tanah Bulan terdiri dari berbagai jenis partikel termasuk fragmen batuan, fragmen mono-mineralik, dan berbagai jenis kaca termasuk partikel aglutinasi dan bongkahan-bongkahan kecil hasil aktivitas vulkanik. Aglutinat yang terbentuk di permukaan bulan oleh dampak mikrometeorit menyebabkan pelelehan skala kecil yang menyatukan bahan yang berdekatan bersama-sama dengan bintik kecil besi logam (Fe) yang tersematkan di setiap kepingan kaca partikel debu.
Seiring waktu, material tercampur baik secara vertikal maupun horizontal (proses yang dikenal sebagai "berkebun") oleh proses benturan. Biarpun demikian, kontribusi penyebaran material dari jarak jauh relatif kecil, sehingga komposisi tanah pada suatu lokasi sebagian besar mencerminkan komposisi batuan dasar lokal.
Ada dua perbedaan mendalam dalam kimia regolith bulan dan tanah dari Bumi. Yang pertama adalah bulan sangat kering. Akibatnya, mineral dengan air sebagai bagian dari strukturnya seperti tanah liat, mika, dan amphiboles sama sekali tidak ada di Bulan. Perbedaan kedua adalah bahwa regolith dan kerak bulan tereduksi secara kimia, dan bukannya teroksidasi
secara signifikan seperti kerak bumi. Dalam kasus regolith, ini sebagian disebabkan oleh tumbukan konstan permukaan bulan dengan proton (yaitu inti hidrogen (H)) dari angin matahari. Salah satu konsekuensinya adalah bahwa besi di Bulan ditemukan di dalam keadaan logam teroksidasi 0 dan +2, sedangkan pada besi di Bumi ditemukan terutama pada keadaan
oksidasi +2 dan +3. Sangat penting untuk memperoleh pengetahuan yang sesuai tentang sifat tanah bulan. Potensi pembangunan struktur, jaringan transportasi darat, dan sistem pembuangan limbah, untuk beberapa contoh, akan bergantung pada data eksperimen dunia nyata yang diperoleh dari pengujian sampel tanah bulan. Kemampuan tanah memuat beban diatasnya merupakan parameter penting dalam perancangan struktur semacam itu di Bumi.
Karena berbagai dampak meteorit (dengan kecepatan di kisaran 20 km/detik), permukaan bulan ditutupi dengan lapisan tipis debu. Debu tersebut bermuatan listrik dan menempel pada permukaan yang bersentuhan dengannya. Tanah menjadi sangat padat di bawah lapisan atas regolith.
Faktor lain yang dapat mempengaruhi sifat tanah bulan meliputi diferensial suhu yang besar, tingkat kevakuman yang tinggi, dan tidak adanya medan magnet yang signifikan di bulan (sehingga memungkinkan partikel angin surya bermuatan terus menerus menumbuk permukaan Bulan).
Ada beberapa bukti bahwa Bulan mungkin memiliki atmosfer partikel debu yang bergerak yang terus-menerus, terlontar ketas dan kemudian jatuh kembali ke permukaan Bulan, sehingga menimbulkan "atmosfir debu" yang terlihat statis namun sebenarnya terdiri dari partikel debu dalam gerakan konstan. Istilah "air mancur bulan" telah digunakan untuk menggambarkan efek ini dengan analogi aliran
molekul air di air mancur mengikuti lintasan balistik saat tampil statis karena arus yang konstan. Menurut sebuah model yang diusulkan pada tahun 2005 oleh Laboratorium untuk Fisika Ekstraterrestrial di Goddard Space Flight Center NASA, hal ini disebabkan oleh levitasi elektrostatik. Di sisi terang bulan, radiasi ultraungu dan sinar-X matahari memiliki energi yang cukup untuk mengetuk elektron keluar dari atom
dan molekul tanah bulan. Muatan positif terbentuk hingga partikel terkecil debu bulan (berukuran 1 mikrometer atau lebih kecil) tertolak dari permukaan dan terlempar kemana-mana hingga beberapa meter atau kilometer (partikel terkecil akan mencapai ketinggian tertinggi). Kemudian pada akhirnya mereka kembali ke permukaan tempat proses tersebut diulang. Di sisi malam, debu menjadi bermuatan
negatif oleh elektron angin matahari. Faktanya, model air mancur menunjukkan bahwa sisi malam akan mencapai perbedaan voltase yang lebih besar daripada sisi siang hari, memungkinan untuk meluncurkan partikel debu dengan kecepatan dan ketinggian yang lebih tinggi. Efek ini kemungkinan akan semakin meningkat selama orbit Bulan melewati magnetotail Bumi; lihat Medan Magnetik Bulan untuk uraian
lebih detail. Pada terminator dapat terjadi medan listrik horisontal yang signifikan antara daerah siang dan malam, menghasilkan transportasi debu horisontal- suatu bentuk "badai bulan".
Efek ini diantisipasi pada tahun 1956 oleh penulis fiksi ilmiah Hal Clement dalam cerpennya "Dust Rag", yang diterbitkan dalam "Astounding Science Fiction ".
Ada beberapa bukti untuk efek ini. Pada awal 1960-an, Surveyor 7 dan beberapa pesawat ruang angkasa Surveyor sebelumnya yang mendarat dengan lembut di Bulan mengembalikan foto-foto yang tidak diragukan lagi, menunjukkan cahaya senja rendah di atas cakrawala bulan yang bertahan setelah Matahari terbenam. Selain itu, cakrawala jauh antara daratan dan langit tidak terlihat tajam,
seperti yang kemungkinan terjadi di ruang hampa dimana tidak ada kabut atmosfer. Astronot Apollo 17 yang mengorbit Bulan pada tahun 1972 berulang kali melihat dan membuat sketsa dengan apa yang mereka sebut "sabuk", "pita" atau "sinar senja" sekitar 10 detik sebelum matahari terbit di bulan atau matahari terbenam di bulan. Sinar tersebut juga dilaporkan oleh astronot di atas pesawat Apollo 8, 10, dan 15. Ini mungkin serupa dengan cahaya crepuscular di Bumi.
Apollo 17 juga menempatkan sebuah eksperimen di permukaan Bulan yang disebut LEAM, (singkatan dari "Lunar Ejecta and Meteorites"). Eksperimen ini dirancang untuk mencari debu yang ditendang oleh meteoroid kecil yang menabrak permukaan Bulan. Ada tiga sensor yang bisa merekam kecepatan, energi, dan arah partikel kecil: masing-masing mengarah ke atas, timur, dan barat. LEAM melihat