研究發現:地球磁層粒子可以為月球“播撒”水
2021-02-01 09:09:42 來源:科技日報
了解月球水的來源對于研究月球進化史、太陽風與月球及其他無大氣天體的相互作用至關重要。據物理學家組織網近日報道,發表在《天體物理學快報》上的一項國際研究表明,太陽風可能不是形成水的離子的唯一來源。研究人員表示,來自地球磁層的粒子也可以為月球“播撒”水,這意味著其他行星也可能為其衛星提供水。
研究發現,月球極地表面OH/H2O的豐富程度在太陽風和地球磁層中保持相同水平。他們認為,來自地球磁層的粒子(不同于太陽風)有助于月球的水合作用。
在阿波羅登月時代之前,由于極端溫度和太空環境的惡劣,月球曾被認為像沙漠一樣干燥。此后,許多研究發現了月球上有水:在陰暗的兩極隕石坑中有冰,在火山巖中有水,在月球土壤中有意想不到的鐵銹沉積物。盡管有了這些發現,但對于月球地表水的范圍和來源仍然未能真正確認。
雖然太陽風可能是月球表面水的來源,但計算機模型顯示,在滿月后大約3天內,當太陽風經過地球磁層時,在高緯度地區,多達一半的水會蒸發消失。
流行的理論認為,一方面,在太陽風推動下,帶正電的氫離子轟擊月球表面,并自發反應生成水;另一方面,地球的“守門員”磁層可以阻擋太陽風到達月球。但研究人員分析月球表面的OH/H2O發現,月球表面的水在地球磁層屏蔽下不會消失。
通過比較太陽輻射穿過地球磁層之前、期間和之后的一系列月球水面圖,研究人員發現,月球上的水可以由地球磁層離子流動(也被稱為“地球風”)補充。“忒米斯-阿爾忒彌斯號”探測器描繪了太陽風和地球磁層風中離子的獨特特征,“月亮女神號”探測器則證實了這些來自地球的離子在月球附近的存在。
此前,“月亮女神號”探測器在月圓時的觀測發現,高濃度的氧同位素從地球臭氧層中泄漏出來,進入月球的土壤中;同時,在地球散逸層中也發現了大量的氫離子。這些磁層粒子的混合流動從根本上不同于太陽風的流動。因此,這項研究中對月球地表水的最新檢測駁斥了地球磁層屏蔽假說。相反,研究認為,地球磁層本身就創造了一座“水橋”,可以為月球補充水分。
總編輯圈點
地球磁層可以使太陽風中的大量高能粒子偏轉方向,從而使地球上空的大氣得以留存,使地球上的生命不受太陽風的傷害,也使許多通訊設備免受太陽風嚴重干擾,可以說它是地球的“保護傘”。誰能想到,地球磁層的粒子還扮演著“水橋”的角色,為月球送水呢?只能說,天體之間的相互聯系和作用太奇妙了,每次發現都在不斷刷新我們的認知。(實習記者張佳欣)
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