月球电离层之谜 - 南方天文

月球电离层之谜

2011.11.16 / 空间探测 / 月球 NASA

没有空气的世界怎么会有电离层呢？月球就做到了！

月球研究者多年来致力于解开月球电离层字谜，最近他们可能发现答案了。

首先，让我们了解下什么是电离层。

所有有陆地表面的星球都会有电离层。在岩石层外部的大气层与真空的宇宙交界处，来自太阳的紫外线电离了空气分子，形成了电离层。

在地球上，电离层对通信和导航起到了非常大的影响。例如，它对电磁波有反射作用，使得短波辐射能应用与长距离通信。它对GPS信号有衍射和散射作用，有时导致GPS 的导航误差。

最早关于月球电离层的证据来自1970年代的苏联的月神探测器19号和22号。在近距离环绕月球时，探测器探测到在月球表面高空几十千米出有一个带电物质层，它每立方厘米含有1000个电子，是任何可以解释的理论值的1000倍。射电天文学家在远距离辐射源穿过月球还发现了电离层的迹象。

没有空气的月球有电离层的想法似乎不实际，但证据却令人关注。

事实上，月球不想人们想象中的那样一点空气都没有：月球内部放射性衰变产生了少量的气体；流星和太阳风也激发了月球表面的一些原子。月球表面的气体层太薄了，因此许多科学家认为不能称为大气层，而称为外气层。月球外气层的密度远不足以支撑月球探测器测得的电离层所需的密度。

四十年来，月球的电离层现象始终是个谜，直到美国戈达德航天飞行中心的Tim Stubbs今年发表了一个可能的解释。他的猜想是月球尘埃。

Stubbs才三十来岁，月球电离层被发现时他还没有出生。阅读了阿波罗15号的航天员的记录，说他在月球地平线上看到了奇怪的光。许多科学家相信航天员看到的是月球的尘埃。月球是一个充满尘埃的地方，天然地被尘埃颗粒群包围。当这些漂浮的颗粒群吸收了日出或日落时的太阳光，它们就形成了地平线上的辉光。

Stubbs和他的同事意识到漂浮的尘埃可以提供答案。来自太阳的紫外线碰撞到颗粒群上电离了它们。根据他们的计算，这个过程可以产生足够的电量从而产生可以探测到的电离层。

由尘埃而不是气体产生的电离层是一个新的行星科学。没有人知道它在白天和黑夜不同的时间，以及太阳公转的不同位置会有怎样的表现，以及它对未来月球上的通信和导航会有什么样的影响。NASA目前在环绕月球的ARTEMIS探测器和计划在2013年专门研究月球外气层的LADEE宇宙飞船将解开这些迷。

预计40年内都会有关于此研究的最新进展。

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