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中秋将至,月球其实并没有你想象得那么荒凉

媒体:DeepTech深科技  作者:内详
专业号:Cary   2018/9/23 21:29:21

虽然自阿波罗登月后,月球在人们心中就成了一副“光秃秃,冷清清,一片荒凉”的形象,但最近的一项新研究表明,除了冰和水,月球上还有个电离层。

行星大气层外层中粒子的电子会因宇宙辐射而被剥离,在大气层与外太空接壤的区域的形成一层带电气体,构成电离层(ionosphere),而根据一篇于 9 月 4 日发表在 Geographical Research Letters 上的论文,虽然月球的引力场很弱,却足以维持一个由从微型陨石撞击和太阳风冲击中分离出的原子、因放射性衰败产生的微型月表气脉以及可能被静电力提升至高空的月表尘埃构成的一个极薄大气层。

图 | 宇航员在国际空间站上拍摄到的满月(图源:NASA)

其实早在上世纪 79 年代,前苏联的19 和 22 号月球探测卫星就曾在月球上空探测到过带电粒子,为“月球上也存在大气层”的观点提供了可能,但问题在于月球的电离层非常薄弱,以至于会被地球和太阳的等离子流淹没,变得几乎无法被探测到,导致多年来学界一直存在有关“月球上是否存在大气层”的争论。论文第一作者,美国爱荷华大学空间实验物理学副教授,Jasper Halekas 说:“月球对我们来说还有很多方面属于未知,所以在有事情上存在争议也确实情有可原。”

满月行动

为了终结这场多年来一直悬而未决的争论,Halekas 及其团队动用了两颗绕月卫星。这两颗卫星本是 NASA 用于研究太阳对月球轨道影响的,因其轨道高度与或许存在的月球电离层重叠,所以刚好可以“借”来一用。而为了取得决定性数据,团队决定在满月期间让卫星进入理论上的电离层区域,获取数据。

在满月期间,月球相对太阳位于地球后方,被地球磁场的细长尾部覆盖,这意味着其理论上的电离层将在短时间免地球磁场保护,受太阳风的侵扰。Halekas 的团队则在此期间首次用卫星跟踪从受阳光照射的月球阳面出现的等离子波的方式,创建了一张较此前已有数据更为详细月球电离层图,揭示了月球电离层的存在,并计算出其厚度约为地球电离层的百万分之一。

电离层

月球电离层的存在意味着月球上的等离子体或能扰乱来自地球和太阳的等离子体,导致电流及该电离层周围的电子分布发生可被观测到的变化,甚至允许地球和月球间存在一种基于等离子体的可能连接(此前已有间接证据表明月球与地球确实存在粒子交换的情况),但物理学家们对“月球电离层究竟在地月关系间扮演着什么角色”,以及“这是否意味着其它行星卫星或质量足够的星体也具有电离层”还尚无定论。

伦敦自然历史博物馆的行星科学教授,Sara Russell 说:“太阳系中的小行星和其他卫星在体积上远小于月球,如果它们也具有电离层,那它们的电离层将会非常薄。”

此外,与月亮相比,离太阳较远天体所受的太阳辐射较小,可能会使粒子不能有效电离,这一因素也表明如果其它像月球一样的天体也有电离层,那这些电离层可能会比月球的还要薄弱。

Halekas 认为,在搭载更为先进的仪器的月球探测器升空前,人们可能还暂时无法回答有关月球电离层的诸多题,但此次研究证实了月球上薄弱大气的存在,这意味着月球可能并非像我们之前所想的那么“荒凉”。

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