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中秋將至,月球其實並沒有你想象得那麼荒涼

原標題:中秋將至,月球其實並沒有你想象得那麼荒涼

雖然自阿波羅登月後,月球在人們心中就成了一副“光禿禿,冷清清,一片荒涼”的形象,但最近的一項新研究表明,除了冰和水,月球上還有個電離層。

行星大氣層外層中粒子的電子會因宇宙輻射而被剝離,在大氣層與外太空接壤的區域的形成一層帶電氣體,構成電離層(ionosphere),而根據一篇於 9 月 4 日發表在 Geographical Research Letters 上的論文,雖然月球的引力場很弱,卻足以維持一個由從微型隕石撞擊和太陽風衝擊中分離出的原子、因放射性衰敗產生的微型月表氣脈以及可能被靜電力提升至高空的月表塵埃構成的一個極薄大氣層。

中秋將至,月球其實並沒有你想象得那麼荒涼

圖 | 宇航員在國際空間站上拍攝到的滿月(圖源:NASA)

其實早在上世紀 79 年代,前蘇聯的19 和 22 號月球探測衛星就曾在月球上空探測到過帶電粒子,為“月球上也存在大氣層”的觀點提供了可能,但問題在於月球的電離層非常薄弱,以至於會被地球和太陽的等離子流淹沒,變得幾乎無法被探測到,導致多年來學界一直存在有關“月球上是否存在大氣層”的爭論。論文第一作者,美國愛荷華大學空間實驗物理學副教授,Jasper Halekas 說:“月球對我們來說還有很多方面屬於未知,所以在有事情上存在爭議也確實情有可原。”

滿月行動

為了終結這場多年來一直懸而未決的爭論,Halekas 及其團隊動用了兩顆繞月衛星。這兩顆衛星本是 NASA 用於研究太陽對月球軌道影響的,因其軌道高度與或許存在的月球電離層重疊,所以剛好可以“借”來一用。而為了取得決定性數據,團隊決定在滿月期間讓衛星進入理論上的電離層區域,獲取數據。

在滿月期間,月球相對太陽位於地球後方,被地球磁場的細長尾部覆蓋,這意味着其理論上的電離層將在短時間免地球磁場保護,受太陽風的侵擾。Halekas 的團隊則在此期間首次用衛星跟蹤從受陽光照射的月球陽面出現的等離子波的方式,創建了一張較此前已有數據更為詳細月球電離層圖,揭示了月球電離層的存在,並計算出其厚度約為地球電離層的百萬分之一。

電離層

月球電離層的存在意味着月球上的等離子體或能擾亂來自地球和太陽的等離子體,導致電流及該電離層周圍的電子分佈發生可被觀測到的變化,甚至允許地球和月球間存在一種基於等離子體的可能連接(此前已有間接證據表明月球與地球確實存在粒子交換的情況),但物理學家們對“月球電離層究竟在地月關係間扮演着什麼角色”,以及“這是否意味着其它行星衛星或質量足夠的星體也具有電離層”還尚無定論。

倫敦自然歷史博物館的行星科學教授,Sara Russell 說:“太陽系中的小行星和其他衛星在體積上遠小於月球,如果它們也具有電離層,那它們的電離層將會非常薄。”

此外,與月亮相比,離太陽較遠天體所受的太陽輻射較小,可能會使粒子不能有效電離,這一因素也表明如果其它像月球一樣的天體也有電離層,那這些電離層可能會比月球的還要薄弱。

Halekas 認為,在搭載更為先進的儀器的月球探測器升空前,人們可能還暫時無法回答有關月球電離層的諸多題,但此次研究證實了月球上薄弱大氣的存在,這意味着月球可能並非像我們之前所想的那麼“荒涼”。

-End-

編輯:Peter

參考:https://www.nationalgeographic.com/science/2018/09/news-full-moon-electric-ionosphere-nasa-artemis-space/

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