月亮之上，水來自何方？_風聞

原創 ​****最近在《天體物理學雜誌快報》上刊發的國際研究表明，太陽風可能並不是生成水離子的唯一源頭，“地球風”也可補充月球水分。

這幅藝術印象畫描繪的是月球的“磁層”（magnetosphere），其中的“地球風”由流動的氧離子（灰色）和氫離子（亮藍色）匯聚而成，它們可以在與月球表面發生反應後產生水。

在“阿波羅”登月時代到來之前，太空的極端温度和惡劣條件讓科學家們認為，月球表面應該就像沙漠一樣乾燥。

然而，之後的許多研究項目都表明，月球上存在水分：陰暗兩極隕石坑中有冰，火山岩中有水，月球土壤中還有令人意想不到的鐵鏽沉積物。不過，儘管有這些發現，科學家們仍然沒有真正地確認月球表面水分的存在範圍及來源。 

目前的流行理論認為，在太陽風的推動下，帶正電的氫離子會在轟擊月球表面後，自發反應並生成水［羥基（OH-）和分子（H2O）］。不過，地球磁層具有“屏蔽作用”，會阻止太陽風吹到月球，因而月球水分的再生速度慢於流失速度。

在滿月後大約三天內，當太陽風經過地球磁層時，月球高緯度地區多達一半的水分會蒸發殆盡。

然而，《天體物理學雜誌快報》日前刊發的一項最新國際研究成果表明，事實並非如此。“月船1號”（Chandrayaan-1）上月球礦物繪圖儀（M3）對月球表面羥基/水錶面繪圖的最新分析結果顯示，月球表面的水分在磁層的屏蔽期中並不會消失。

研究人員認為，太陽風可能並不是生成水離子的唯一源頭，來自地球的粒子也可以在月球上“播種”水分，這就意味着其他行星也可能以同樣的方式為其衞星供水。 

通過比較磁氣圈凌日之前、期間和之後的水分繪圖，研究人員推斷，磁氣離子流（也被稱為“地球風”）可以補充月球上的水分。

“月亮女神號”（Kaguya）探測器證實，月球附近存在這些來自地球的離子，而“忒米斯-阿耳忒彌斯”（THEMIS-ARTEMIS）衞星的觀測結果則被用於描繪太陽風和地球風中兩種離子的獨特特徵。

早前，“月亮女神號”衞星在月圓時的觀測記錄發現，有高濃度的氧同位素從地球臭氧層中泄漏出來，並進入月球的土壤中；同時，在地球逸散層中也發現了大量氫離子。

由這些磁層粒子混合而成的氣流與太陽風氣流有着本質區別。因此，這項研究中對月球地表水的最新檢測結果駁斥了“屏蔽假説”。相反，它還暗示，磁層本身就能創造出一座“水橋”，來為月球補充水分。 

這一新發現説明，未來對於太陽風和行星風的研究可以揭示出更多關於太陽系水分演化過程的信息，並發掘出太陽和磁層活動對其他衞星和行星體的潛在影響。

實際上，這項研究的成果還將影響即將到來的太空任務設計，使其能夠更好地保護人類和衞星免受粒子輻射的危害。

（部分圖片來源於網絡）

◎編譯 | 朱明逸

◎審稿 | 西莫

◎責編 | 陳之涵

◎期刊來源 | 《天體物理學雜誌快報》 

◎期刊編號 | 2041-8205

◎原文鏈接：

https://phys.org/news/2021-01-evidence-lunar-surface-earth-magnetosphere.html 

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