这是地球磁层能在月球表面产生水的第一个证据

月球在地球磁层

这是艺术家对月球磁层的描绘,由流动的氧离子(灰色)和氢离子(亮蓝色)组成的“地球风”,可以与月球表面发生反应产生水。月球75%的轨道在太阳风(黄色)中度过,其余时间被磁层阻挡。资料来源:E. Masongsong, UCLA EPSS, NASA GSFC SVS。

在阿波罗时代之前,由于极端的温度和恶劣的太空环境,月球被认为像沙漠一样干燥。从那以后,许多研究都发现了月球水:在阴暗的两极陨石坑中有冰,在火山岩中有水,在月球土壤中有意想不到的铁锈沉积物。尽管有了这些发现,但对于月球地表水的范围和来源仍然没有真正的确认。

目前流行的理论是,在太阳风推动下,带正电的氢离子轰击月球表面,并自发反应生成水(以羟基(OH)的形式)- - - - - -)和分子(H2O))。然而,一项新的跨国研究发表在天体物理学杂志通讯》上提出太阳风可能不是形成水离子的唯一来源。研究人员表示,来自地球的粒子也可以在月球上播种水,这意味着其他行星也可能为其卫星提供水。

水在太空中比天文学家最初想象的要普遍得多火星木星卫星和土星土星环、彗星、小行星和冥王星;它甚至在太阳系之外的云层中被探测到。此前人们认为,水在太阳系形成时就已经融入了这些物体中,但越来越多的证据表明,太空中的水要动态得多。虽然太阳风可能是月球表面水的来源,但计算机模型预测,在满月后大约三天内,当太阳风经过地球磁层时,在高纬度地区,多达一半的水会蒸发消失。

令人惊讶的是,月船1号卫星的月球矿物绘图仪(M3.)表明,月球表面的水在这个磁层屏蔽期不会消失。地球的磁场被认为是阻止太阳风到达月球的,因此水的再生速度不会比流失的速度快,但研究人员发现事实并非如此。

通过比较磁层凌日之前、期间和之后的一系列水面地图,研究人员认为,月球上的水可以由磁层离子流动补充,也被称为“地球风”。“月亮女神号卫星证实了这些来自地球的离子在月球附近的存在,而忒米斯-阿耳忒弥斯卫星的观测数据被用来描绘太阳风和地球磁层风中离子的独特特征。

之前月亮女神号卫星在月圆时的观测发现了高浓度的氧同位素从地球的臭氧层中泄漏出来并嵌入月球的土壤中,同时在我们星球广阔的大气层中也发现了大量的氢离子,即外逸层。这些磁层粒子的混合流动从根本上不同于太阳风中的流动。因此,这项研究中对地表水的最新检测驳斥了屏蔽假说,相反地,它认为磁层本身就创造了一座“水桥”,可以为月球补充水分。

这项研究聘请了一个由来自宇宙化学、空间物理和行星地质学的多学科专家组成的团队来对数据进行背景分析。yabovip2021先前对地表水的解释没有考虑到地球离子的影响,也没有检查地表水是如何随时间变化的。在2009年的冬季和夏季,磁层满月期间仅有的表面地图和粒子数据是可用的,过去几年都在分析和解释这些结果。由于观测资料稀少,分析工作尤其困难。观测资料需要比较同一时期的月球表面状况,并控制温度和表面成分。

根据这些发现,未来对太阳风和行星风的研究可以揭示更多关于我们太阳系中水的演化,以及太阳和磁层活动对其他卫星和行星体的潜在影响。扩大这项研究将需要配备全面羟基/水测绘光谱仪的新卫星,以及轨道和月球表面的粒子传感器来充分确认这一机制。这些工具可以帮助预测未来在月球上进行勘探、采矿和最终定居的最佳区域。实际上,这项研究可以影响即将到来的太空任务的设计,以更好地保护人类和卫星免受粒子辐射危害,还可以改进空间中形成水的计算机模型和实验室实验。

参考:“地球作为一个可能的月球表面水化”由h . z . Wang j .张问:问:施,y齐藤,a . w . Degeling i . j . Rae j . Liu r . l .郭z h .姚明,a . m .田x h .傅Q.G.宗庆后,j .刘z z . c .凌w . j .太阳,s . c .呗,j . Chen s t .姚明,h·张,y, w·l·刘,l·d·夏y, y y,傅y和z . y . Pu,接受,天体物理学杂志通讯》上
arXiv: 1903.04095

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