美國宇航局稱，強(qiáng)烈的太陽風(fēng)暴可能會在月球表面產(chǎn)生“火花”。一項最新研究發(fā)現(xiàn)在月球極地附近極低溫的永久陰影區(qū)內(nèi)可能會有“火花”出現(xiàn)，這樣的火花甚至有可能熔化和蒸發(fā)月壤。美國宇航局表示這種現(xiàn)象產(chǎn)生的效果可與隕星撞擊相似。

美國新罕布什爾大學(xué)的安德魯·喬丹(AndrewJordan)表示，月球表土層有大約10%的物質(zhì)在強(qiáng)烈的隕星撞擊事件中被熔化和蒸發(fā)了。他說：“我們發(fā)現(xiàn)在月表的一些永久陰影區(qū)內(nèi)，由太陽風(fēng)暴產(chǎn)生的這種‘火花’大約也熔化和蒸發(fā)了相似比例的表土物質(zhì)。”

喬丹是2016年8月31日發(fā)表在《伊卡魯斯》雜志上論述相關(guān)發(fā)現(xiàn)的論文的第一作者。

但是這究竟是怎么回事?

強(qiáng)烈的太陽爆發(fā)，如耀斑和日冕物質(zhì)拋射(CME)會將大量高能帶電粒子送入太空。對于那些擁有強(qiáng)大磁場和大氣層保護(hù)的星球，比如地球來說，這些粒子流會被有效阻擋而難以抵達(dá)地面。但是對于像月球這樣裸露的星球來說，這些粒子將會直接轟擊其地表。

當(dāng)這些來自太陽的粒子流轟擊月面時，其會在近地面的兩層區(qū)域內(nèi)積累：粒徑較大的離子無法穿透很深的土層，因?yàn)樗鼈兏菀缀捅硗翆又械脑影l(fā)生碰撞，因此它們一般在更靠近地表的表土層內(nèi)聚集，而微小的電子則可以抵達(dá)更深的位置。離子帶有正電荷，而電子帶有負(fù)電荷，于是在這兩層之間就會出現(xiàn)電荷的流動以便達(dá)到電荷平衡。

在2014年8月份，喬丹的小組發(fā)表了他們開展的相關(guān)模擬結(jié)果，當(dāng)時他們預(yù)言在強(qiáng)烈的太陽風(fēng)暴作用下，可能會導(dǎo)致在月表的一些永久陰影區(qū)內(nèi)出現(xiàn)大量的電荷積累并出現(xiàn)爆發(fā)性的電荷釋放，形成類似閃電一樣的放電效應(yīng)。

在永久陰影區(qū)，由于月壤溫度極低，表土層導(dǎo)電性能極差，于是表土層內(nèi)電子和離子聚集的兩個層面之間難以實(shí)現(xiàn)電荷平衡，于是正負(fù)電荷逐漸積累，最后達(dá)到極限后出現(xiàn)爆發(fā)性放電，也就是所謂的“電介擊穿”。

美國宇航局戈達(dá)德空間飛行中心的蒂莫西·斯塔布斯(TimothyStubbs)是這項研究的合作者，他說：“這種效應(yīng)對于空間科學(xué)而言并非完全陌生，在很多暴露于空間輻射的電不良導(dǎo)體材料中都有觀察到類似的放電現(xiàn)象，實(shí)際上這種效應(yīng)正是航天器發(fā)生故障的主要誘因之一。”

喬丹的研究組還評估了這樣的效應(yīng)對于月球表土層可能造成的影響程度有多大。評估的結(jié)果認(rèn)為，這種放電效應(yīng)對月球表土層產(chǎn)生的影響可能可以與隕星撞擊對月球表土層產(chǎn)生的影響相接近。

喬丹表示：“實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)顯示這種電介擊穿是一種小尺度上的爆發(fā)過程。在電介擊穿過程中，會有部分表土月壤被熔化和蒸發(fā)，甚至有一些月壤顆粒會在這樣的‘小爆發(fā)’中被炸碎。”

下一步，研究組將致力于在月球永久陰影區(qū)中搜尋這種效應(yīng)實(shí)際存在的確切證據(jù)，并查看在月表其他區(qū)域是否也會存在類似的現(xiàn)象。實(shí)際上，在阿波羅取回的月表樣品中可能就有“火花”燒蝕的產(chǎn)物，但是很難判斷這究竟源于電介擊穿還是隕星撞擊過程。

一項最新研究發(fā)現(xiàn)在月球極地附近極低溫的永久陰影區(qū)內(nèi)可能會有“火花”出現(xiàn)，這樣的火花甚至有可能熔化和蒸發(fā)月壤。圖為月球極地附近永久陰影區(qū)的分布范圍(藍(lán)色)

這種電介擊穿是一種小尺度上的爆發(fā)過程。在電介擊穿過程中，會有部分表土月壤被熔化和蒸發(fā)，甚至有一些月壤顆粒會在這樣的‘小爆發(fā)’中被炸碎