月球悬浮尘粒之谜 困扰科学家几十年(组图)

2017年01月26日 2:18     评论»


上的尘粒会飘浮在离地数公分处。(图片)

科学家终于了解为何月球上的尘粒会飘浮在离地数公分处,在没有风也没有流水支持它们漂浮的情况下。这个发现不只能解释月球上尘粒被大范围运送的现象,同时也可以解释这样的情形在无空气中形成的过程,包括土星环。


土星环。(网络图片)

来自加州的NASA艾姆斯研究中心(NASA’s Ames Research Centre)的王旭(Xu Wang)说:“这个新的模型解决了尘粒充电以及移动的基础机制,解决了家困惑了几十年的疑问。”

知晓这些尘粒的存在已经有超过五十年了,它们被用来解释月球上的奇怪现象“地平线闪光”(horizon glow),这个现象在1960年代被阿波罗号的人和NASA的测量员探测器首次观察到。

在执行阿波罗任务绕行月球较远一侧的轨道时,他们看到在日落后月球地平线上有一个极为闪亮的弧形。在1994年,NASA的克莱门特号太空船捕捉到了这个现象的出色影像:


月球上的奇怪现象“地平线闪光”(horizon glow)。(网络图片)

1960年代时被阿波罗号首次目击的现象之后在土星环中也被记录到,也在小厄洛斯(Eros)的陨石坑中被记录到。

NASA:“这些都是尘粒在没有风或流水的情况下大范围传送的例子。科学家相信尘粒的带电过程可以解释这些太空观察现象,但是直到现在尚未有研究支持这些解释。”


科学家相信尘粒的带电过程可以解释这些太空观察现象。(网络图片)

为了找出答案,查出是否这些尘粒真的是因为静电力所以悬浮在月球表面,Xu Wang和他的团队在室中做了一个实验,看看微米级的尘粒暴露在紫外线辐射或是带电气体等离子体(Plasma)中时会有什么反应。

在两种情况下,尘粒都会从表面上浮起来几公分,实验团队说在月球上,光线分散穿过这些尘粒,所以有地平线闪光。

NASA:“在月球上,这些尘粒可以从月表浮起超过4英吋(10公分)。月亮的地平线闪光的图片可以在探测员5、6、7号五十年前拍到的照片中看到,这可能是因为阳光在带电悬浮尘粒云中被分散而引起的。”

以下可以看见这结果:


在两种情况下,尘粒都会从表面上浮起来几公分。(网络图片)

这份研究指出月球尘粒有奇怪的性质,和来自太阳的紫外线辐射或是等离子体结合后可以浮起来,有时候甚至可以让大的尘粒团从表面浮起。这个现象是因为相邻尘粒间的微米空间的电子排放与吸收反应,这可以产生预期之外的大量电荷以及强烈的斥力。这些力量让尘粒或尘粒团漂浮或悬浮在表面上。

这个现象不只是造成了地平线闪光,这让月球保持了一个不友善的环境,因为这些飘浮尘粒很锐利。美国土壤协会(Soil Science Society of America)在2008年时解释说,在月球表现发现的粉状土壤是由于微小的陨石撞击月球、使月球本地的石头变为细小尘粒而形成的。

撞击的能量让月球的土壤汽化,一旦汽化的土让冷却并冷凝在土壤尘粒上,它们就有了一层玻璃壳。田纳西大学的行星地球科学机构的主任Larry Taylor提到阿波罗十七号成员Harrison Jack Schmitt在1972年的月球漫步:“那些尘粒被研磨过,它们能穿过杰克三层克维拉(Kevlar)材质的靴子。”


阿波罗太空人在月球漫步。(网络图片)

NASA团队说这样的现象理论上可以在任何没有空气的环境下出现,也可以解释在没有风推动的情况下,为何土星环上的尘粒可以大范围横越,或是在小行星厄洛斯上形成“尘粒池”。

Xu Wang说:“我们认为尘粒是借由静电力在整个月球表面移动和运送,就像所有任何没有空气的行星表面。”

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责任编辑:陈钢

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