為何月球表面上的塵粒會懸浮困惑科學家幾十年,NASA發現這些塵粒有奇怪的性質!

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沒有空氣的狀況下懸浮

NASA 的科學家終於了解為何月球上的塵粒會飄浮在離地數公分處,在沒有風也沒有流水支持它們漂浮的情況下。這個發現不只能解釋月球上塵粒被大範圍運送的現象,同時也可以解釋這樣的情形在無空氣環境中形成的過程,包括土星環。

來自加州的 NASA 艾姆斯研究中心( NASA’s Ames Research Centre )的王旭 ( Xu Wang ) 說:「 這個新的模型解決了塵粒充電以及移動的基礎機制,解決了科學家困惑了幾十年的疑問。」

科學家知曉這些塵粒的存在已經有超過五十年了,它們被用來解釋月球上的奇怪現象「 地平線閃光 」( ’horizon glow’ ) ,這個現象在 1960 年代被阿波羅號的太空人和 NASA 的測量員探測器首次觀察到。

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在執行阿波羅任務繞行月球較遠一側的軌道時,他們看到在日落後月球地平線上有一個極為閃亮的弧形。在 1994 年, NASA 的克萊門特號太空船捕捉到了這個現象的出色影像:

1960 年代時被阿波羅號太空人首次目擊的現象之後在土星環中也被記錄到,也在小行星厄洛斯(  Eros )的隕石坑中被記錄到。

NASA:「 這些都是塵粒在沒有風或流水的情況下大範圍傳送的例子。科學家相信塵粒的帶電過程可以解釋這些太空觀察現象,但是直到現在尚未有研究支持這些解釋。」

為了找出答案,查出是否這些塵粒真的是因為靜電力所以懸浮在月球表面,  Xu Wang 和他的團隊在實驗室中做了一個實驗,看看微米級的塵粒暴露在紫外線輻射或是帶電氣體等離子體( Plasma )中時會有什麼反應。

在兩種情況下,塵粒都會從表面上浮起來幾公分,實驗團隊說在月球上,光線分散穿過這些塵粒,所以有地平線閃光。

 NASA:「 在月球上,這些塵粒可以從月表浮起超過 4 英寸( 10 公分 )。月亮的地平線閃光的圖片可以在探測員 5、6、7 號五十年前拍到的照片中看到,這可能是因為陽光在帶電懸浮塵粒雲中被分散而引起的。」

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以下可以看見這結果:

這份研究指出月球塵粒有奇怪的性質,和來自太陽的紫外線輻射或是等離子體結合後可以浮起來,有時候甚至可以讓大的塵粒團從表面浮起。這個現象是因為相鄰塵粒間的微米空間的電子排放與吸收反應,這可以產生預期之外的大量電荷以及強烈的斥力。這些力量讓塵粒或塵粒團漂浮或懸浮在表面上。

這個現象不只是造成了地平線閃光,這讓月球保持了一個不友善的環境,因為這些飄浮塵粒很銳利。美國土壤協會( Soil Science Society of America )在 2008 年時解釋說,在月球表現發現的粉狀土壤是由於微小的隕石撞擊月球、使月球本地的石頭變為細小塵粒而形成的。

 撞擊的能量讓月球的土壤汽化,一旦汽化的土讓冷卻並冷凝在土壤塵粒上,它們就有了一層玻璃殼。田納西大學的行星地球科學機構的主任 Larry Taylor 提到阿波羅十七號成員 Harrison Jack Schmitt 在 1972 年的月球漫步:「 那些塵粒被研磨過,它們能穿過傑克三層克維拉( Kevlar )材質的靴子。」

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NASA 團隊說這樣的現象理論上可以在任何沒有空氣的環境下出現,也可以解釋在沒有風推動的情況下,為何土星環上的塵粒可以大範圍橫越,或是在小行星厄洛斯上形成「 塵粒池 」。

Xu Wang 說:「 我們認為塵粒是藉由靜電力在整個月球表面移動和運送,就像所有任何沒有空氣的行星表面。」

這份研究被刊登在地球物理研究通訊( Geophysical Research Letters. )上。

來源:sciencealert