Load mobile navigation

月亮竟然带电?满月更是电力十足!

从国际太空站(International Space Station)看到的满月好像掠过了地球的大气层。 PHOTOGRAPHY BY NASA, INTERN

从国际太空站(International Space Station)看到的满月好像掠过了地球的大气层。 PHOTOGRAPHY BY NASA, INTERNATIONAL SPACE STATION

(36500365uux.cn报道)据美国国家地理(撰文:Robin George Andrews 编译:林宇威):月亮竟然带电?满月更是电力十足!最新的测量数据显示,当月球轨道进入地球的保护性磁泡时,月球薄薄的外气层会发生一些意想不到的变化!

通常我们会认为月亮是个了无生机、死气沉沉的地方。但一项最新的研究显示,守护着我们的苍白月球要比远远地看起来更有活力。根据科学家测量月球外层的稀薄大气所获得的最新数据,我们的月球似乎被带电的壳层包围。满月期间,地球保护月球不受狂暴的太阳侵扰,这时可能正是月球带电壳层累积能量的时刻。

事实上,当你凝望天空中闪耀的明亮满月时,可能正是月球电力最充足的时候了!

拥有大气层的行星或是卫星,通常在外层还会有电离层(ionosphere)存在。如果有些物质抵达这么高的高度,就会进入真空的太空,受到星光和宇宙射线的袭击,原子中的电子会被剥离,形成一层稀薄而蔓延的带电气体壳层,或者称为电浆。

虽然月球上的重力非常微弱,但还是有一层非常薄的大气层,称为外气层(exosphere)。有许多来源能够补充外气层的气体分子,像是月球表面因为放射性元素衰变而产生的微小气体脉冲,受到微小陨石或是太阳风冲击而往上的原子,甚至是被静电力悬浮推动而向上飘浮的月球尘埃。

早在1970年代,苏联的月球(Luna)19号和22号探测器绕行月球时,就已经轻轻掠过宁静月面上方的一层带电粒子。有可能就像是在地球上的情形一样,月球上奇特弥漫的外气层会与星光相互作用,产生电离层。虽然这样的电离层存在的时间很短暂,但它确实存在。

「我们仍有很多不清楚的地方,并且要说这一切仍有些争议也不为过,」亚斯柏.赫拉卡斯(Jasper Halekas)表示,他是这篇刊载在《地球物理研究通讯》(Geophysical Research Letters)期刊最新研究的第一作者,同时也是爱荷华大学(University of Iowa)实验太空物理的副教授。

有部分的问题是因为月球的电离层非常微弱,当来自太阳和地球的大量电浆流过并覆盖月球时,几乎无法侦测到月球电离层。这使得的月球电离层的许多特性隐身在浓雾之后,因而引发了许多争论。

尾风里的空腔

赫拉卡斯和他的团队希望能解开这个谜团,因此转而寻求在黑暗中漂浮的两个探测器协助──美国航太总署(NASA)的「月球与太阳交互作用之加速、重联、湍流及电动力学」(Acceleration, Reconnection, Turbulence and Electrodynamics of the Moon's Interaction with the Sun)任务,或者简称为「阿蒂蜜丝」(ARTEMIS)。

顾名思义,这两个在月球不寻常轨道上的探测器,可以帮助我们了解月球如何受到太阳影响,探测器上的仪器能够窥探月球非常弥散的外气层。

但是研究团队为了在最佳时机观测,挑选了一个非常特别的时间:满月。

此时相对于太阳来说,月球位在地球的背后,因此是处于地球磁场细长尾部里类似空腔的部分。这表示此时月球和微弱的电离层外壳受到保护,不会被大量不断流入深太空的高能太阳风影响。

在这个关键的时期,阿蒂蜜丝号可以追踪月面亮缘受到太阳光轰击的电浆波,并绘制出更详细的月球电离层分布图。这是科学家首度在月球上使用这种令人难以置信的精准技术,他们发现月球的电离层比地球上的还要稀薄约100万倍。

这些从月球来的电浆虽然很微弱,但在这个由地球磁场营造出的保护区内,密度还是明显高于周围的电浆。这表示月球的电离层在地球庇护下,变得更为明显。

赫拉卡斯这么描述这个电离层相对较高峰的情形──「在月球周围的少量电浆冒泡泡和沸腾了起来。」

电浆流通

这项发现的关键是──这代表月球的电浆能够显著地扰乱来自地球和太阳的电浆,因此我们才有机会观测到电流的变化,以及这个区域周围的电子分布有所不同。地球和月球之间,甚至可能有电浆流通的情形,先前的研究也提供了一些可能的证据,显示粒子交换的确存在。

但是,月球和地球之间的存在电浆通道,以及这对地球和月球两者的意义,现在都还只是高度理论性的概念而已。在太空船载运更好的仪器进行测量之前,我们仍应该对此保持存疑的态度。

宇宙中其他岩质天体是否会和月球有相同的情形?现在还很难下定论。伦敦英国自然历史博物馆(Natural History Museum)的行星科学教授莎拉.罗素(Sara Russell)表示,太阳系的小行星和其他卫星比我们的月球还要小得多,这也代表这些天体的外气层会更薄。

除此之外,比月球离太阳更远的天体,所受到的阳光照射也会更少,这代表这些天体的外气层电离情形不会太强。这两个因素让科学家认为,就算这些岩石天体真的有电离层,应该还是会比我们的月球带电层更为微弱。

不过,赫拉卡斯认为月球奇怪的电离层令人着迷不已,「别把月球想像成天空中那块死气沉沉、了无趣味的大石头。」




上一篇 下一篇
Baidu
搜狗