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月球有一层稀薄的大气层(艺术想象图)。 图片来源:美国国家航空航天局官网 |
【科普园地】
◎本报记者 张佳欣
月球上虽然没有可供呼吸的空气,但它确实拥有一层极其稀薄的大气层。月球的大气层是如何形成的?美国麻省理工学院和芝加哥大学的科学家在《科学进展》上发表论文指出,月球大气层主要是撞击汽化的产物。
如何理解撞击汽化过程呢?这要从月球土壤说起。分析表明,在月球45亿年的历史中,其表面不断受到撞击,先是巨大陨石,然后是尘埃大小的“微流星体”。这些持续的撞击将月球土壤掀起,使某些原子蒸发。一些原子被喷射到太空,而另一些原子则悬浮在月球上空,形成稀薄的大气层,随着陨石不断撞击月球表面,大气层不断得到补充。因此,撞击汽化是月球数十亿年来产生和维持极薄大气层的主要过程。
实际上,确定月球大气层来源的过程并不容易。2013年,美国国家航空航天局发射了月球大气与尘埃环境探测器,其任务旨在确定月球大气层的起源。
麻省理工学院地球、大气和行星科学系助理教授尼科尔·聂说:“我们推测两种太空风化过程在塑造月球大气方面发挥了作用,即撞击汽化和离子溅射。”离子溅射是一种涉及太阳风的现象。太阳风携带来自太阳的高能带电粒子穿越太空,当这些粒子撞击月球表面时,将能量传递给土壤中的原子,并使这些原子溅射到空中。
为了更准确地确定月球大气的起源,科学家收集了10个月球土壤样本,每个样本重约100毫克。他们尝试从每个样本中首先分离出钾和镭。这两种元素都是挥发性的,且每种元素都存在几种同位素,这意味着它们很容易通过撞击和离子溅射而蒸发。
科学家推断,如果月球大气层是由蒸发并悬浮在空中的原子组成,那么这些元素的较轻同位素应该更容易漂浮,而较重的同位素更有可能重新沉积在土壤中。撞击汽化和离子溅射可能会导致土壤中的同位素比例截然不同。土壤中钾和镭的轻、重同位素的具体比例应该可以揭示月球大气起源的主要过程。
进一步分析结果显示,70%的月球大气层或是陨石撞击产物,而其余30%可能是由太阳风形成的。