科學家探索月球神祕電離層之謎,發現滿月之際「最來電」

作者 | 發布日期 2018 年 09 月 23 日 10:17 | 分類 天文 , 自然科學 , 航太科技 follow us in feedly

中秋正是花好月圓時,不過當你和親朋好友抬頭仰望滿月,一項新研究指出,此時可能也是月亮「最來電」的時刻──電離層增強至可影響周圍環境。



大約 40 年前,蘇聯的月球 19 號與月球 22 號太空船近距離繞行月球,首度發現大氣稀薄到可不計的月球,竟反常地擁有一個強大電離層(單純和月球大氣層做比較),每立方公分至少有 1,000 個電子。

電離層(ionosphere)位在行星大氣層的最外層,在太陽和宇宙射線的輻射下,空氣分子被電離為自由電子與正電荷離子,使得這裡的氣體變為電漿體。

美國太空總署(NASA)指出,電離層在地球上對導航與通訊意義重大,比如電離層可以反射無線電波,讓地面短波訊號從地點 A 傳輸到遙遠的地點 B;電離層也會散射來自 GPS 衛星的訊號,有時導致你的 GPS 失靈。

不過月球電離層的由來便眾說紛紜了,畢竟月球大氣層相當稀薄、接近真空,總質量低於 10 公噸,沒道理電離層可以異軍突起,所以也有科學家認為這不能稱為月球大氣層。

2011 年時 NASA 戈達德太空飛行中心科學家 Tim Stubbs 倒是提出「月塵」概念來解釋電離層成因,來自太陽的紫外線照射到塵埃分子並電離它們,根據計算,這過程能產生足夠的帶電粒子,形成我們所觀察到的電離層。問題在於,月球的電離層和地球相比還是脆弱多了,當它被地球和太陽的電漿流淹沒時幾乎偵測不到,也因此月球電離層許多特徵尚被隱藏在迷霧背後,引發大量爭論。

月球電離層在滿月之際增強

撇開月球電離層由來不談,為了解決其他謎團,美國愛荷華大學物理與天文學系副教授 Jasper Halekas 團隊利用 NASA 的 ARTEMIS(Acceleration, Reconnection, Turbulence and Electrodynamics of the Moon’s Interaction with the Sun)軌道器,重新了解月球電離層如何受到太陽影響。

這個軌道器放置在特殊軌道,能追蹤太陽風轟炸月球向陽面的電漿波,並建立更詳細的月球電離層圖,首次揭露月球電離層比地球電離層還稀薄百萬倍。儘管很弱,但團隊還是發現,當月球與太陽分列地球兩側、也就是滿月之際,月球彷彿進入地球打造的太空避難所,其電離層強度在地球保護下變得更突出,明顯可以影響周圍環境。

這也意味著滿月時,月球等離子體可以明顯擾亂來自地球與太陽的等離子體,甚至地球和月球之間可能搭起一條等離子波互相交換粒子。

奇怪的月球電離層謎團仍然令天文學家霧裡看花,但總之,不要單純地只把月球想成天空中一塊沉重、死寂又沉悶的岩石。

新研究發表在《地球物理研究快報》(Geophysical Research Letters)。

(首圖來源:NASA

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