最脏的月球谜团

                      覆盖月球表面的物质可能存在一些奇怪之处,而美国宇航局下个月发射的新任务旨在解开这个谜团。

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点


这是肮脏的工作,但总得有人来做...(NASA/阿波罗)

 

 


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覆盖月球表面的物质可能存在一些奇怪之处,而美国宇航局下个月发射的新任务旨在解开这个谜团。

仰望夜空中明亮的月球,很难想象我们这个地球的伴侣世界,人类最后的荒野之地,实际上是一个相当黑暗和肮脏的地方。月球的反照率(反射率)仅约为0.12——换句话说,在可见光谱范围内,它仅反射照射到其表面的光的12%,而吸收其余的光。

相比之下,地球的平均反照率约为0.33,金星——以其高而反光的云层——为0.76,而冰冷的、光滑的土卫二几乎反射所有可见光,反照率高达近1.0。事实上,在我们太阳系的所有主要天体中,只有水星在黑暗程度上超过月球,其反射率为0.11。

尽管月球具有光吸收性,但由于它离我们很近,并且我们整体上离太阳很近,因此月球对地球人来说显得如此明亮。但为什么它如此不反光呢?与许多现象一样,答案并非完全简单明了。月球的低平均反照率似乎是多种因素造成的,从相当强烈的辐射环境中岩石和“土壤”化学成分的特性,到表面的物理纹理。

阿波罗17号宇航员吉恩·塞尔南看起来有点脏兮兮的(NASA/阿波罗)

月球的关键特征之一是它覆盖着尘埃。这也不是家里的绒毛,它非常粗糙,闻起来像火药味(可能是由于被太阳风离子注入),并且非常粘——正如阿波罗宇航员发现的那样。

由于没有浓厚的大气层保护,月球表面在超过40亿年的时间里一直受到陨石和微陨石的撞击,将岩石分解成越来越细的颗粒。这些颗粒参差不齐,没有潮湿的风化作用来使其光滑,它们的粗糙形状像疯了一样粘在宇航服、人类、人类鼻腔上,甚至可以穿透凯夫拉尔纤维

这神秘的光芒究竟是什么?由克莱门汀号探测器拍摄的图像(BMDO/NASA)

 

但在全球范围内,月球尘埃可能表现出一些更为奇特的特性。

阿波罗宇航员是第一批目睹奇异的暮光现象的人,这是一种神秘的光线在水平线上方和水平线上蔓延。这些引人注目的景象与原本漆黑的天空形成鲜明对比,并且是人们大量猜测的主题。

 

 

阿波罗17号宇航员在日出前T-6分钟到T-5秒看到的暮光地平线(NASA/阿波罗)

它们的结构并不简单,正如阿波罗17号在日出时绘制的草图页中所见。在短短几分钟内,地平线上方的光芒从中心峰值亮度变为一组向外辐射的“线性结构”。

但是,在月球真空中,什么东西可以反射和散射阳光呢?它可能是像受辐射的钠离子的微弱光芒,但也可能是月球尘埃的闪烁——这些尘埃被星际辐射在月球表面扫过时产生的强大静电荷从表面悬浮起来。

事实上,电荷甚至可能产生尘埃“喷泉”。当冉冉升起的太阳光和辐射扫过月球表面时,它可能会产生大量的正电荷,足以将尘埃颗粒踢到一英里高的空中,直到它们落回地面,然后又像脉冲喷泉一样再次被踢起来。

除非我们仍然不知道这是否真的是正在发生的事情,而且所谓的月球“外逸层”(一种极其稀薄的大气层,仅为地球海平面密度的大约十万分之一)的整个主题仍然知之甚少。

这一切都可能在2013年9月6日之后发生改变,届时美国宇航局将发射月球大气与尘埃环境探测器,即LADEE(斯科蒂无疑会感到骄傲)。

经过30天的接近和30天的检查,LADEE将花费大约100天的时间绕月飞行,并检查到达高空的任何尘埃(它将携带一个集尘器和分析仪)以及大气层的化学成分。这是一组相当适度的目标,但它们可能有助于解开这个长期存在的谜团,并帮助我们更好地了解我们相当肮脏,但看似明亮的最近的宇宙邻居——这个天体很大程度上是我们行星历史的一部分

LADEE(NASA/艾姆斯/GSFC)——其在弗吉尼亚州沃洛普斯岛发射也值得注意,应该远至纽约可见。

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