月尘运输仍然是一个谜

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有时,月亮似乎具有移动的尘埃颗粒的微弱气氛,这些尘埃颗粒从月球上跳下来并落回月球上’的表面。这些观测结果是在“验船师”和“阿波罗”时代首次发现的,这是完全出乎意料的,如今,科学家们仍在努力理解这一现象。

第一个迹象表明月球表面发生了奇怪的变化,是在1960年代,当时Surveyor航天器上的摄像头指向西方地平线,发现明亮的悬停云团持续了几个小时。

科罗拉多大学博尔德大气与空间物理实验室的Mihaly Horanyi博士说:“还有许多其他类似的观测结果。” “例如,阿波罗(Apollo)指挥舱中的宇航员一直停留在绕月球运行的轨道上,他们希望拍摄黑暗天空的图像,但当然在星际空间中有来自尘埃的散射光。但是亮度似乎也跟随着月球表面,表明尘埃从月球表面脱落了。”

虽然来自阿波罗8号,10号和15号的宇航员都报告了这样的尘云,但阿波罗17号在1972年反复看到并勾勒出他们所谓的草图“bands,” “streamers” or “twilight rays”在月球日出或日落之前约10秒钟。

神秘的是,同样是在阿波罗17号上的还有一个由宇航员,月球弹出和陨石实验放置在地面上的尘埃探测器,该实验旨在测量微陨石撞击月球的高速撞击。

一名阿波罗17号宇航员在月球巨石上挖洞,以研究月尘的机械行为。信用:NAS

霍兰伊说:“相反,测量结果表明,当白天变成黑夜,而夜晚变成月亮在白天的那一天时,粒子通量增加了一百倍。”

“这些度量中的每个度量都有某种解释。但是,似乎这些现象的整体最好通过认识到尘埃来解释。—即使在没有空气的身体上—可以四处走动,栩栩如生。”

Horanyi甚至认为月球没有大气层,他说,其他可能与月球的等离子体和辐射环境有关的过程,“近地表月球环境的电动力过程可以具有足够强的电场,而地表可以足够的静电荷可以使灰尘破裂,并以某种方式将其打乱或在表面上移动。”

换句话说,月球表面的静电会导致尘埃悬浮,以某种方式由于阳光的变化而沉淀。

霍兰伊说,这种现象已经在其他无气的身体上发现过,例如在水星,彗星和小行星上。
“例如,小行星爱神星附近的着陆,”霍兰尼说,“人们注意到,陨石坑的底部充满了细尘,没有足够的大气层,当然,机体太小了,小行星震动了–小行星版本的地震—因此,可能会在某些区域捕获或堆积灰尘并从其他区域移走灰尘的可能的运输方式,很可能是等离子体效应。”

霍兰伊和其他科学家已经进行了实验室实验,试图复制月球环境,看看是否发生了尘埃运输。

他说:“对于第一组实验,只想象一块表面上有灰尘颗粒,然后我们在该表面上照射光,这样一来一半就被照亮,一半没有照亮,并假装有一个终结区域,太阳位于一侧,而另一侧仍在发光。当您将光照射到具有适当属性的表面上时,您可以发射光电子,但是您只能从受光侧发射电子,其中一些电子会落在暗侧,—您在点亮时有正电荷盈余,而在夜间则有负电荷堆积。在几毫米的范围内,您可以轻松地产生大约一瓦或几瓦的电势差,这实际上转化为小规模但难以置信的强电场。这可能像一米的千瓦。但是,当然,它仅存在于尖锐的边界上,并且该尖锐的边界可能是理解如何开始移动灰尘的关键。”

霍兰伊说,在过渡区域匹配的过渡区域–明亮和黑暗的边界,或者在表面暴露于等离子体的地方与没有暴露在等离子体之间的边界–这些尖锐的过渡实际上可以克服灰尘与表面其余部分之间的粘附并开始移动。

他说:“这就是故事变得非常有趣的地方。”

希望有一个新的任务叫做 拉德(月球大气和尘埃环境资源管理器) 可以帮助解释这个谜。它计划于2013年发射,并在低月球轨道飞行,最接近水面30-50公里。由于NASA可能不会在短期内将宇航员送上月球,因此LADEE的任务现在可能与以前的设想有所不同,但是它仍然需要进行一些重要的科学工作。

它将搭载三款仪器,一台红外成像仪,一台中性质谱仪和一台粉尘检测器,霍兰伊正在协助建造。

霍兰伊斯说:“希望这将能够测量人们认为从表面散发出来的微小的细小颗粒。” “而且我们希望结合使用这些仪器,可以结束自1970年初以来我们一直以来的争论,即是否真正活跃地运送尘埃并在月球表面打乱尘埃。”

收听365天的天文学播客,Horanyi博士讨论“神秘的移动月尘。”

10回复“月尘运输仍然是一个谜”

  1. I’希望MESSENGER在明年春天进入水星轨道后能对此现象有所了解。想知道的人问问!

  2. 登上月球的宇航员发现,月球尘埃附着在他们的宇航服上,好像被静电充电一样。具有相同类型的高静电荷的粒子会在彼此之间建立排斥力,从而降低了从其位置移动粒子所需的能量。然后,由太阳辐射在阴影区域附近产生的强静电场梯度可能会加速带电的轻质粒子,以至于其轨迹可能使它飞离月球表面几公里。

    在火星上,尘埃粒子通常也带有静电荷。这些带电粒子之间的排斥力抵消了它们的重力。因此,粒子可能变得如此轻巧,以至于火星稀薄的空气的威力也能够将其提升和移动。

  3. 这些科学假设中的某些似乎并非基于任何可重复的,可观察的事实。

    我认为一个更简单,明显的解释是,月亮’的内部仍然比天文学家想象的要活跃。从内部排出的气体可能会在月球尘埃排出时搅动它。这似乎与从惠更斯到美国宇航局的天文学家用望远镜成像的瞬态月球现象(TLP)相吻合。

    Literally, TLP are brightly colored 云s of glowing gas that appear to emanate out from the 月亮’s interior.

    吉姆

    1. I’我不能100%确定,但我认为宇航员留下的来自地震仪的数据将排除您的地质活动类型’re talking about.

      1. 实际上,阿波罗任务留下的地震仪设备发现,月球的地质活动远超出科学家的想象。他们仍然注册了十万个“Moon quakes”一年,对于一个据认为已经死亡的尸体来说,这是非常奇怪的。

        还是让我想知道是否有’毕竟是先进的文明…

        吉姆

  4. 月尘是否具有取决于温度的电特性?

    通常,电性能取决于温度,但是纯金属是良好的导体,因此我们不’感觉不多。金属中的电阻取决于电子的散射,电子会随着温度的升高而增加。半导体中的电导率取决于自由载流子的数量,自由载流子的数量随温度而增加。当然,传导和其他电子机制也有其范围,一个典型的例子是发生超导时。

    提出的粉尘带电机制是古老且经过充分测试的光电发射,当光波长足够短(可见光或紫外线)时,所有材料都会发生这种现象。发射将取决于密度(所以在某种程度上取决于温度,温度升高将降低密度),但也取决于 工作功能,它具有惊人的温度敏感性。

    由于发光表面和阴影表面之间的温度差异,不同的热电子发射也会使这种机制更加复杂,这在猜测时将具有更多的扩散行为。 (即温差场’t太尖了。)顺便说一句,它也具有相似的温度敏感性。

    除了主要的机制外,人们可能还想知道,温度如何释放和缓解压力和应变,并且随着时间的流逝,表面会变有趣,从而影响灰尘。

  5. 阿波罗17号轨道草图中记录的观测结果似乎主要记录了外部电晕和内部黄道光。后者是从月球轨道拍摄的照片中出现的颜色,拖缆微弱且对比度低,在视觉上比容易拍摄的要好。
    Such coronal 彩带 extend to distances consistent with the Lunar orbital observations, and are regularly photographed 通过 spacecraft such as SOHO. The LASCO C3 images show such detail in its extant and variability:

    http://sohowww.nascom.nasa.gov/data/realtime/mpeg/

    弗雷德·埃斯佩纳克(Fred Espenak)的内部和外部日冕细节的出色合成图像可以在这里看到:

    http://sohowww.nascom.nasa.gov/data/realtime/mpeg/

    人类视觉的特征是与电影相反的视觉记录的关键。随着电晕观测时间的流逝,宇航员的眼睛逐渐适应了黑暗,使人们可以看到外部拖缆的细节。黄道带的光辉比素描的亮度轮廓线所指示的要远,逐渐减弱到周围的黑色空间。阴暗的月球地平线提供了鲜明的对比度边界,比起散布数十度的非常渐变的边界更容易从视觉上进行检测。我怀疑是否可以安排理想的条件,沿着地平线绘制的较暗的辉光会显示出亮度轮廓,倾向于勾勒出草图轮廓的形状,这与广泛观察到的黄道带光相符。
    后面可能有终结者‘cloud’悬浮尘埃,但可用的视觉证据似乎尚无定论。

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