阿波羅 16 號帶回的岩石揭密月球外大氣層如何形成

維也納科技大學（Technische Universität Wien，TU Wien）分析阿波羅 16 號任務帶回的月球岩石樣本後，新發現顛覆月球外層稀薄氣體（即外大氣層）起源的理解。早期太陽風離子侵蝕月球表面的影響估算過高，新發現可能改變對月球環境的認識。

月球表面暴露於太陽風，是太陽發射的帶電粒子流。高能離子能從月球外層岩石剝落原子，形成稀薄氣體層，但對造成外大氣層機制一直不甚了解。團隊首次使用阿波羅16號原始樣本做高精度實驗，並結合先進3D建模，算出更準確噴發率。

月球表面粗糙且多孔，早期模型忽略這點，導致誤判噴發過程。TU Wien教授弗里德里希·奧馬耶（Friedrich Aumayr）指出，月球缺乏地球濃密大氣層，卻有單原子和分子組成的稀薄外大氣層。理解這些粒子的來源是月球科學的關鍵問題。

研究員確定兩種主要機制，解釋粒子如何進入月球外大氣層：1. 太空微隕石高速撞擊釋放粒子。2. 太陽風帶電離子與月球表面相互作用釋放粒子。因真實月球材料在太陽風噴發下反應缺乏可靠實驗數據，這次研究使用NASA阿波羅16號任務帶回的月球岩石樣本，並用專門開發的石英晶體微量天秤（Quartz Crystal Microbalance），精確測量月球材料因離子轟擊的質量損失。

結果顯示，太陽風實際侵蝕率遠低於估算，主因月球表面多孔結構使進入離子在微小空腔內多次碰撞，降低噴發效率。不僅解釋為何早期模型高估太陽風侵蝕，還解決長年未解的科學矛盾：最近研究基於同位素分析，從地質時間尺度看，微隕石撞擊是月球外大氣層的主要來源，而非太陽風。新實驗數據從全新角度獨立確認結論。

NASA阿提米絲計畫推動新月球探索時代，這些結果尤其重要。幾年內歐洲太空總署（ESA）和日本宇宙航空研究開發機構（JAXA）2018年發射的BepiColombo任務，今年將達水星軌道外實地測量大氣層，解讀這些數據需要對基礎表面侵蝕機制有一定理解，TU Wien研究正對此有重要貢獻。

（圖片來源：TU Wien）