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月球发出奇异的光?竟然是来自月球“尘暴”!

2018-05-24 11:02:57  新浪科技    参与评论()人

然而,更为奇异的是,月球地平线发光的现象并不是总能被观测到。阿波罗16号上的宇航员肯·马丁利做了相似的太阳大气观测,但是没有观测到月球地平线发光的现象(这也是他个人极大的遗憾)。同时,在阿波罗15和17号的日冕观测照片上都能发现月球地平线特别的明亮,而阿波罗16号的日冕观测照片上却找不到同样的现象(这也与宇航员的说法吻合)。

其实这神奇的散射光来自月球“尘暴”

带电的月球“尘暴”

月球表面覆盖着一层很厚的尘埃颗粒,是数亿年中月球表面反复受陨石撞击形成的,主要由晶质颗粒与较大的火成岩碎块﹑玻璃质碎片(包括大量的玻璃球粒)及微量金属颗粒组成。月尘颗粒非常细小,平均尺寸在45~100微米之间。直径小于1mm的月尘颗粒占月壤总质量的95%以上,大部分的颗粒都非常锐利和透明,类似于精细的矿渣或是火山灰。

月尘具有极强的吸附能力、材料磨损能力和穿透能力。细小的月尘会附着在执行出舱任务的航天员的航天服表面,被带回登月舱内部,甚至直接渗透进航天服中,对宇航员的健康产生极大损害。

阿波罗计划的宇航员曾报告过登月舱内部漂浮着闪闪发光的月尘颗粒,这些尘埃引起了皮肤,眼睛和呼吸道的不适感。对于非载人的月球探测任务,月尘可能遮挡着陆器太阳能电池板,渗透进仪器内部,造成污染、磨损、故障甚至失效。阿波罗12号航天员在对Surveyor 3无人登陆器检查中发现,在月面停留2年多时间内Surveyor 3光学镜面被月尘覆盖并发生损伤。

图4 月球尘埃颗粒

图4月球尘埃颗粒

月尘的特性是由其携带的电荷造成的。月球表面没有大气和磁场的保护,长期遭受来自空间的等离子体轰击,其中热电子会在具有低介电系数和介电损耗月球尘埃颗粒上累积。在有光照的情况下,尘埃颗粒发射出的光电子会带走多余的负电荷,将月尘电位维持在几伏特左右,所以月球的向阳面不会有“尘暴”现象

而在月球的背阳面,因为没有光照,电子将在月尘颗粒上不断积累,可能使尘埃颗粒具有几百伏特至上千伏特的负电位。带电的尘埃粒子相互排斥漂浮在月球表面,在空间等离子体环境恶劣的情况下甚至能达到几十公里高度,形成名副其实的月球“尘暴”,对月球着陆任务的安全造成威胁。

上文提到的月球地平线发光现象正是这些漂浮的尘埃颗粒对太阳光线的散射造成的。由于月球尘埃的漂浮高度与月球周围空间的等离子体环境有关,因此肯·马丁利没能捕捉到这种神秘的亮光。

图5 月球表面尘埃带电

图5月球表面尘埃带电

加强尘暴——与地球磁层的“约会”

月球背阳面的“尘暴”等级受空间中的等离子体的影响,那么月球遭受的等离子体环境情况如何呢?

大多数时间里,月球沉浸在太阳风等离子体环境中,其中的热电子通量并不高,月尘带电效应也不显著。然而在满月前后五天左右的时间内,月球会穿越太阳风在地球背阳面形成的长长腔体——地球磁尾。这一区域受太阳风和地球磁场的双重影响,等离子体环境更加复杂、恶劣,中心区域等离子体温度比太阳风高一到两个量级。在月球不受光照的背阳面,高通量的电子聚集在的尘埃颗粒上,可能使其电位达到负几千伏特,形成月球“加强尘暴”。

图6 月球穿越地球磁尾示意图

图6月球穿越地球磁尾示意图

关键词:月球尘暴

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