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月球生锈了,这可能是地球的错

2020/9/15 4:23:40 来源:光明网 浏览:

更多铁锈在月球正面被发现。图为NASA的月球勘测轨道飞行器拍摄的月球正面照片。

“月球正微微变红,这很可能是地球的错。”最新研究发现,地球上的大气层可能正让月球慢慢生锈。

铁锈,即氧化铁,是一种红色的化合物。当铁暴露于水和氧气时,铁锈就会产生。铁锈,对钉子、铁门和大峡谷的红色岩石,乃至火星而言,是一种常见的化学反应结果。根据位于加州帕萨迪纳市的美国宇航局喷气推进实验室(JPL)的说法,火星表面的铁结合氧气和水之后慢慢生锈,为火星抹上一层红晕,因而人们给火星取了一个昵称,叫“红色星球”。

但并非所有的天体环境都适合铁锈的形成,尤其是干燥、无大气保护的月球。

夏威夷大学马诺阿分校地球物理与行星学研究所的助理研究员、论文的主要作者李帅在声明中说:“这非常令人困惑。月球上的环境对铁锈的形成非常不友好。”

2008年,印度太空研究组织发射了一颗绕月人造卫星,月船1号,以探测月球。卫星上搭载了JPL提供的一个月球矿物质绘图仪。李帅在研究月球矿物质绘图仪收集的数据时,发现月球的两极构造和其他地方完全不一样。

这张来自月球矿物质绘图仪的月球合成图像显示,月球两极存在冰川。研究人员在研究这些区域的光谱时,发现了赤铁矿痕迹。

在月球探测任务期间,JPL的月球矿物质绘图仪测绘了月球各个表面反射回来的光谱或光的波长。当李帅在研究月球两极的数据时,他发现月球两极表面富含铁质的岩石的光谱特征与赤铁矿的十分相似。赤铁矿常见于地球表面,是氧化铁的一种矿物形式,分子式为Fe2O3。

“起初,我完全不相信。根据月球上目前的环境,赤铁矿几乎没有存在的可能性,”JPL行星地球科学家、论文的共同作者阿比盖尔·弗雷曼说道,“但是,自从我们发现月球有水之后,人们一直在猜测,如果这些水和岩石发生反应的话,那么月球上的矿物质种类可能比我们知道的要多很多。”

这张强化的月球地图,已将研究人员发现赤铁矿痕迹的区域视觉化。实际上,这些区域的颜色并非是图中的红色。

铁生锈变成红色,这个过程需要借助一种氧化剂,即一种分子,比如氧气,来带走诸如铁这些物质中的电子。但是太阳的太阳风会起到相反的作用。太阳风是带电粒子流,持续不断地裹挟着氢撞击月球。氢是一种还原剂,或者说是一种将电子奉献给其他分子的分子。我们的地球有巨大的磁场可以屏蔽太阳风,但是月球上没有这样的保护屏障,因此,按理说,铁锈无法在月球表面形成。

但事实恰恰相反。其中的关键因素很有可能就是我们自己的星球——地球。

根据这项新的研究,月球上没有大气层可以提供足够的氧气,但却有少量来自地球大气层的氧气。地球氧气沿着行星磁场的延长部分(即“磁尾”)不远万里来到月球。

研究中写道,地球的磁尾可以一直延伸到月球正面。在月球正面,我们也确实发现了更多的赤铁矿。更重要的是,每到满月时,磁尾可以阻挡99%的吹向月球的太阳风,为月球表面带来一层临时性保护屏障,同时也为铁锈的形成提供时间。但是,到这里,铁锈的形成仍旧缺少另一个重要的成分:水。

除了在月球背面的陨石坑里有发现水冰之外,月球上几乎没有水。但研究人员提出,撞击月球的高速尘埃粒子或许可以释放困在月球表层中的水分子,从而允许水与铁混合产生化学反应。甚至,这些尘埃粒子本身也可能携带着一些水分子。另外,它们的撞击也可能会产生热量,进而提高氧化速率。

图中显示了月球上可能存在赤铁矿的区域图中显示了月球上可能存在赤铁矿的区域

“这个发现将重塑我们对月球两极区域的认识,”李帅说,“地球或许在月球表面的演变过程中也起到了重要作用。”

但是,这些想法仍然只是处于假设阶段。想了解月球究竟为什么会生锈,还需要更多的数据。根据这项新研究,更令人不解的是,月球背面也发现了少量赤铁矿。但问题是,由于距离遥远,地球上的氧气却是不大可能搭着地球磁尾的便车,来到月球背面的。

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