然而,,更為奇異的是,月球地平線發(fā)光的現(xiàn)象并不是總能被觀測(cè)到,。阿波羅16號(hào)上的宇航員肯·馬丁利做了相似的太陽(yáng)大氣觀測(cè),但是沒(méi)有觀測(cè)到月球地平線發(fā)光的現(xiàn)象(這也是他個(gè)人極大的遺憾),。同時(shí),,在阿波羅15和17號(hào)的日冕觀測(cè)照片上都能發(fā)現(xiàn)月球地平線特別的明亮,而阿波羅16號(hào)的日冕觀測(cè)照片上卻找不到同樣的現(xiàn)象(這也與宇航員的說(shuō)法吻合)。
其實(shí)這神奇的散射光來(lái)自月球“塵暴”,。
帶電的月球“塵暴”
月球表面覆蓋著一層很厚的塵埃顆粒,,是數(shù)億年中月球表面反復(fù)受隕石撞擊形成的,主要由晶質(zhì)顆粒與較大的火成巖碎塊﹑玻璃質(zhì)碎片(包括大量的玻璃球粒)及微量金屬顆粒組成,。月塵顆粒非常細(xì)小,,平均尺寸在45~100微米之間。直徑小于1mm的月塵顆粒占月壤總質(zhì)量的95%以上,,大部分的顆粒都非常銳利和透明,,類似于精細(xì)的礦渣或是火山灰。
月塵具有極強(qiáng)的吸附能力,、材料磨損能力和穿透能力,。細(xì)小的月塵會(huì)附著在執(zhí)行出艙任務(wù)的航天員的航天服表面,被帶回登月艙內(nèi)部,,甚至直接滲透進(jìn)航天服中,,對(duì)宇航員的健康產(chǎn)生極大損害。
阿波羅計(jì)劃的宇航員曾報(bào)告過(guò)登月艙內(nèi)部漂浮著閃閃發(fā)光的月塵顆粒,,這些塵埃引起了皮膚,,眼睛和呼吸道的不適感。對(duì)于非載人的月球探測(cè)任務(wù),,月塵可能遮擋著陸器太陽(yáng)能電池板,,滲透進(jìn)儀器內(nèi)部,造成污染,、磨損,、故障甚至失效。阿波羅12號(hào)航天員在對(duì)Surveyor 3無(wú)人登陸器檢查中發(fā)現(xiàn),,在月面停留2年多時(shí)間內(nèi)Surveyor 3光學(xué)鏡面被月塵覆蓋并發(fā)生損傷,。
圖4月球塵埃顆粒
月塵的特性是由其攜帶的電荷造成的。月球表面沒(méi)有大氣和磁場(chǎng)的保護(hù),,長(zhǎng)期遭受來(lái)自空間的等離子體轟擊,,其中熱電子會(huì)在具有低介電系數(shù)和介電損耗月球塵埃顆粒上累積。在有光照的情況下,,塵埃顆粒發(fā)射出的光電子會(huì)帶走多余的負(fù)電荷,,將月塵電位維持在幾伏特左右,所以月球的向陽(yáng)面不會(huì)有“塵暴”現(xiàn)象,。
而在月球的背陽(yáng)面,,因?yàn)闆](méi)有光照,,電子將在月塵顆粒上不斷積累,,可能使塵埃顆粒具有幾百伏特至上千伏特的負(fù)電位。帶電的塵埃粒子相互排斥漂浮在月球表面,在空間等離子體環(huán)境惡劣的情況下甚至能達(dá)到幾十公里高度,,形成名副其實(shí)的月球“塵暴”,,對(duì)月球著陸任務(wù)的安全造成威脅。
上文提到的月球地平線發(fā)光現(xiàn)象正是這些漂浮的塵埃顆粒對(duì)太陽(yáng)光線的散射造成的,。由于月球塵埃的漂浮高度與月球周圍空間的等離子體環(huán)境有關(guān),,因此肯·馬丁利沒(méi)能捕捉到這種神秘的亮光。
圖5月球表面塵埃帶電
加強(qiáng)塵暴——與地球磁層的“約會(huì)”
月球背陽(yáng)面的“塵暴”等級(jí)受空間中的等離子體的影響,,那么月球遭受的等離子體環(huán)境情況如何呢,?
大多數(shù)時(shí)間里,月球沉浸在太陽(yáng)風(fēng)等離子體環(huán)境中,,其中的熱電子通量并不高,,月塵帶電效應(yīng)也不顯著。然而在滿月前后五天左右的時(shí)間內(nèi),,月球會(huì)穿越太陽(yáng)風(fēng)在地球背陽(yáng)面形成的長(zhǎng)長(zhǎng)腔體——地球磁尾,。這一區(qū)域受太陽(yáng)風(fēng)和地球磁場(chǎng)的雙重影響,等離子體環(huán)境更加復(fù)雜,、惡劣,,中心區(qū)域等離子體溫度比太陽(yáng)風(fēng)高一到兩個(gè)量級(jí)。在月球不受光照的背陽(yáng)面,,高通量的電子聚集在的塵埃顆粒上,,可能使其電位達(dá)到負(fù)幾千伏特,形成月球“加強(qiáng)塵暴”,。
圖6月球穿越地球磁尾示意圖