月亮竟然带电,满月时的电量十足

月亮竟然带电,满月时的电量十足
从国际空间站看去,一轮满月似乎与地球大气层擦身而过。
供图:NASA, INTERNATIONAL SPACE STATION
 
  一项新研究发现月球外围存在一个稀薄的电离层。满月时,当月球进入地球磁场的?;ぶ?,科学家还测量到了等离子体浓度比平时高出许多。
 
撰文:ROBIN GEORGE ANDREWS
 
  月球,总是显得毫无生机,死寂沉沉。然而,一项新研究发现,这颗面色苍白的卫星相当有活力??蒲Ъ彝ü栽虑蛳”〈笃牟饬?,发现月球周围环绕着一个带电的壳儿,而且,在满月期间,地球为月球抵挡太阳的暴晒时,这个带电的壳儿还能聚集能量。
 
  事实上,当凝视夜空中的满月时,你所看到的可能是一个充满了电的月球。
 
  拥有大气层的星球,在大气层的外围一般存在电离层。抵达这一极端高度的物质会因太空的真空而膨胀,受到恒星光线和宇宙射线的轰击,该物质的电子会原子中逃逸,从而形成一个带电气体或等离子体形成的薄薄的壳儿。
 
  尽管月球的引力很小,但月球也有一个极端稀薄的大气层,名为散逸层(exosphere)。它的物质和能量来源于月球表面因放射衰变引起的微小气态脉冲、微小陨石撞击而弹起的原子、太阳风,甚至可能来自于静电力抬升的月球尘土。
 
  20世纪70年代,苏联的“月球19”和“月球22”号探测器围绕月球公转,并在月球上空轻轻地擦过一层带电粒子。当时看来,月球与地球类似,其散逸层也在与恒星光线互动,并且产生了电离层。尽管它存在的时间很短,但它确实存在。
这项新研究的成果发表在了《地球物理研究通讯》期刊上。该论文的第一作者、美国爱荷华大学实验太空物理学副教授Jasper Halekas说:“关于它,我们不知道的还有很多。因此,可以说还存在一些争议。”
 
  一个原因在于,月球的电离层十分微弱,当月球处在太阳和地球抛射出的等离子体中时,更是几乎探测不到。这就好像它的许多特性隐藏在了浓雾当中,必然引发许多争论。
 
避风港
 
  为了解开这个谜团,Halekas带领团队求助于两个处在黑暗之中的探测器。这两个探测器都属于美国宇航局的ARTEMIS项目。该项目的全称是:月球与太阳互动的加速、重接、湍流及电动力学。
 
  正如其名,这两颗探测器位于距离月球很近的轨道上,能帮助我们理解太阳对月球的影响,能够探测月球极其微弱的散逸层。
 
  但为了达到最佳探测效果,该团队在等待着一个特别的时刻:满月。
 
  此时,相对于太阳而言,月球位于地球背后,而且恰好处在地球被拉长的磁场当中。这意味着,月球微弱的电离层得到了地球磁场的?;?,可以免受高能太阳风持续的冲击。
 
  在这个关键的窗口期,ARTEMIS探测器可以追踪到月亮光面一侧产生的等离子波,更加详细地描绘出月球的电子层。这是科学家首次对月球采用如此精细的技术,结果发现月球的电离层比地球的电离层稀薄一百万倍。
 
  尽管很微弱,但满月期间月球产生的等离子浓度比它周围的等离子浓度要高出很多。这表明,在地球的?;ぶ?,月球的电离层变得更为显著。(日本一颗探测器的数据还表明,在满月期间,月球表面带的电也更多。)
 
  Halekas把相关的电离层峰值描述为“月球周围等离子体冒泡沸腾的一个小来源”。
 
地月通路
 
  至关重要的是,这意味着科学家已经能够测量到月球的等离子体对来自地球和太阳的等离子体的扰动,从而可以观测到该区域电流和电荷分布的变化。甚至,地球和月球之间也可能存在基于等离子体的连接,而且此前的研究也有一些初步的证据表明地球与月球之间存在粒子交换。
 
  但是,目前来看,月球与地球之间的等离子体通路,以及该通路对两个天体的意义,都还只是非常初步的猜测。除非未来向太空发射更好的探测仪器,否则这些问题仍然无法解决。
 
  眼下来说,很难判定月球是不是宇宙中其他岩质天体的样板。小行星以及太阳系中的其它卫星一般比我们“华丽的月亮”小。因此,它们的电离层会更加稀薄。
 
  此外,距离太阳更远的天体接受到的太阳光比月球更少,因此,它们的散逸层电离化的效率更低。综上,如果那些岩质天体真的拥有电离层,那些电离层可能比我们月亮的带电“面纱”还要微弱。
 
  不过,Halekas说,月球奇特的电离层已经十分令人着迷,而且也让我们有理由相信“月亮并不是天空中又大又笨、死气沉沉的石头”。
 
(mikegao)
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