“生鏽”的月球_風聞

翻譯：雷豐圖

參考文章：https://www.space.com/earth-rusting-moon.html

校對：牧夫天文校對組

排版：雷豐圖

後台：庫特莉亞芙卡 李子琦 徐玖坤

鐵鏽，學名氧化鐵，是鐵在長期暴露在水和氧氣中所產生的紅色化合物。這種化學反應在生活中隨處可見，從釘子、門，到科羅拉多大峽谷的紅色岩石，甚至火星都有它的痕跡。之所以火星是紅色的，是因為很久以前，火星表面的鐵在水和氧氣中化合後產生鐵鏽。這顆獨特的紅色星球Mars源自羅馬的“戰神”。但是除火星以外，很多天體卻很難提供氧化鐵所需要的環境，比如既乾燥又沒有大氣的月球。然而通過印度航天局發射的“月船一號”2008年得到的數據，科學家們驚奇地發現我們的月球居然“生鏽了”。

絕大部分發現的鐵鏽都集中在月球的近地面，圖為NASA的月球勘測軌道飛行器拍攝的近地面。

Credit: © ASA/Goddard Space Flight Center/Arizona State University

李帥是夏威夷大學地質物理及行星科學學院下的一名研究員。他所在的項目利用“月船一號“上搭載的月球礦物質勘探儀，通過分析月面反射光譜來了解物質構成。李帥這次主要研究的是月球的兩極。他發現譜線所對應的物質是一種富含鐵元素的礦石——赤鐵礦(Fe2O3），這種礦物在地球上分佈很廣。“之前我根本就不相信這一發現。因為月球並不具備產生這種物質的條件。”噴氣推進實驗室的行星科學家，阿比蓋爾·弗里曼（Abigail Fraeman）介紹，“不過自從發現月球上有過水的痕跡，我們也應該相應地將水和這些岩石可能形成的其它礦物都考慮在內。”

通過月球礦物質勘探儀合成的成分圖，可以很清晰地看出月球兩極覆蓋着的冰蓋。

Credit:ISRO/NASA/JPL-Caltech/Brown Univ./USGS

使鐵變鏽變紅需要氧化劑，比如氧氣能將電子從鐵元素上剝離。與其相反的作用叫做還原作用——將自己的電子“獻”給其它分子。最典型的還原劑就是太陽風。而月球，並不像地球有磁場的保護，它常年被太陽風洗禮，因此可以説這裏最不可能產生鐵鏽，但我們偏偏發現了鐵鏽的蹤跡。

雖然月球沒有大氣層來留存足夠量的氧氣，但是它可以從地球大氣獲取些許氧。太陽風作用下，地球的磁場在背向太陽的一面拉長，這種現象被稱為“磁尾”，磁尾的長度可直指月球的表面。而在每個滿月的時候，地球的磁尾便可以像拉窗簾一樣為月球屏蔽掉99%的太陽風。這段時間內月球上即可發生氧化作用，但還有個必備要素——水。

地球的磁場由於太陽風的關係，會形成磁尾，磁尾的長度可達40個地球半徑。

Credit：ESA

月球的水資源並不豐富，主要以冰的形式集中在月背面的隕石坑裏。離發現赤鐵礦的地點相差甚遠。科學家們認為高速移動的粒子有可能將原本被鎖在月面內的水分子打出來，而後作用於岩石。亦或者天外來客帶有水分子，撞擊時產生的熱還會加速氧化過程。

圖中顏色越紅的區域代表該區域集中了越多的赤鐵礦

Credit：李帥

“這一發現將會改變我們對月球兩極區域的認知”李帥在夏威夷大學的另一份報告中説道，“地球能夠影響到月球表面的演化過程。”

當然，這些推斷目前還仍是猜測，月球表面氧化作用的原因還需要更多的數據來證明。即使地球的磁尾能夠影響到月面，也不意味着地球大氣層中的氧氣能夠抵達相同的位置。在月背面發現的零星赤鐵礦仍是該理論的硬傷。

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哈勃望遠鏡於8月28日拍攝的位於2400光年外天鵝座中的一次超新星爆發。該超新星質量約為太陽的20倍，圖中所展示的只是其直徑長達60光年的殘骸中的一小段。

Credit：

ESA/Hubble & NASA, W. Blair; acknowledgment: Leo Shatz