月球电离层之谜天文学科普文章中隐藏的神秘问题

在没有大气的世界中,如何能够存在电离层?答案似乎在月球上得到了实现。科学家们多年来致力于解开月球电离层的秘密,最近他们可能已经找到了线索。

首先,让我们了解一下什么是电离层。在所有拥有陆地表面的星球上,都会有电离层。这一现象发生在岩石外壳与宇宙真空交界处的大气层中。当来自太阳的紫外线照射到大气分子时,它们被电离,从而形成了电离层。在地球上,电離層對於通信和導航具有至關重要的地位。例如,它可以反射電磁波,使得短波廣播能夠進行長距離傳輸。此外,它也會影響GPS信號,有時導致GPS導航誤差。

早期关于月球電離層的證據來自1970年代蘇聯探測器19號和22號。在接近月球表面時,這些探測器發現了幾十千米高空的一個帶電物質層,其電子密度遠超出任何可解釋的理論值。而射電天文學家則通過觀測遠距離辐射源穿過月球發現了電離層跡象。

然而,在沒有空氣的大氣環境下,想像一個有著厚重大氣層的地球般存在著類似的電離層,這種情況似乎不合理,但事實卻如此引人注目。

事實上,儘管 月亮表面几乎完全没有大气,但它仍然有一定的内置气体,因为其内部放射性衰变产生了一小部分气体;流星撞击和太阳风也有助于激发原子的运动。這些薄弱的大氣(或稱為外氣)並不足以支持所需密度,以便解释由探測器所記錄到的電離層。

四十年來,這個問題一直困扰着科學家們直到今年,一名美國NASA戈達德航天飛行中心的研究員Tim Stubbs提出了一個可能性的解答。他建議認為原因是 月亮上的灰尘。

Stubbs是一位三十歲左右的人,他是在該迷題被發現時還未出生的。他讀取阿波羅15號太空船員記錄後得知他們曾經看見過奇怪光芒在地平線處。許多科學家相信這就是因為灰塵造成的地平線閃爍效果。

Stubbs與他的同事意識到漂浮灰塵群體可以提供答案。他們認為當紫外線從太陽照進灰塵團體中的電子被擊散,就能夠產生足夠量以形成可供偵測到的電子雲。

由於不是氣體,而是由灰塵組成的事實,這是一項全新的行星科學領域。一切都還未知,其中包括它在白晝、夜晚以及隨著日落位置變化的情況,以及它對未來前往火星任務所需通信系統和導航技術將會造成什麼影響。

目前正在環繞 火星 的ARTEMIS探测器正準備好揭開這一謎團,並且計畫2013年的LADEE深入研究火衛二周圍的一切事情。

預計40年內我們將獲得更多關於此研究最新進展。

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