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月球上的神秘辉光

当1969年,阿波罗11号宇宙飞船飞向月球时,阿姆斯特朗与奥尔德林不知道自己会经历什么。月球上的一切都是未知的,那个时候地球上的科学家们甚至不知道月球土壤成分实际上与地球相似,直到登月成功的宇航员们,将月球上的土壤带回地球。
不过,不等他们多想,在飞船距离月球不太远时,他们就发现了古怪之处。在月球的晨昏线上空,竟然出现了非常明亮的辉光。这些光芒似乎笼罩在一些神秘的云雾中,以弧形的形式环绕在月球一些区域的表面,比太阳在月球同一地点产生的光亮更亮。
在地球上,辉光是由于傍晚的阳光经过厚厚的云层,经水分子和尘土的散射形成。但月球没有大气层,虽然外溢层含有极端稀薄的空气,但月球空气中原子和分子很稀疏,无法与太阳的带电粒子碰撞产生光芒。而由于没有空气,也就无法产生气流,在没有风力作用下,月球的地表尘土不可能飞得那么高,没有一定的空气密度,这些粒子也不能悬浮。所以,理论上讲,月球不应该散发出这种光芒。
然而,这并不是阿姆斯特朗与奥尔德林的错觉。自那以后,几乎每一个阿波罗号宇航员都曾报告看到奇怪的月球光亮。在1969年执行过登月任务的阿波罗12号的宇航员艾伦·宾就在接受采访时,曾表示:“我看到一道闪光,我在想我看到的真是闪光吗?”第十个踏上月球的宇航员查尔斯·杜克,则更详细地描述了这种异样的感觉:“我看到了这些闪光,就像就在我眼睛里放烟花一样。”这些宇航员们描述的光亮大多是白色的,但也有其他颜色的光,例如蓝色或黄色。
那么,到底发生了什么呢?

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一种视觉错觉?

最初科学家们认为,这种神秘辉光现象并不是月球特有的现象,而只是宇宙射线引发的视觉错觉。宇宙射线是一种高速运动的带电高能粒子,没有大气层的月球,宇宙射线可以“长驱直入”,损伤人的大脑,当它与大脑中的视觉神经相互作用,就可能会造成宇航员看到闪光。
研究人员还曾设计了一个实验,以测试宇宙射线是否导致宇航员看到了闪光。工程师设计了一种能检测宇宙射线的黑色头盔,然后让杜克在执行任务的时候带上。果然,当杜克戴的头盔检测到宇宙射线时,就看到了白色的闪光。
不过,这次试验也许只能解释一部分原因。早在1966年,摄像机就已经拍下了月球地平线辉光现象。1994年,美国宇航局的克莱门蒂娜号航天器非常清晰地捕获了这种惊人的现象,证明了这种现象并不是错觉,而是真实存在的。
月球地平线辉光现象,又与地球上观察到的月球瞬变现象非常类似。月球瞬变指的是在地球上观看到的月亮一些区域颜色、光线突然变亮现象,这一纪录至少可以追溯到1000年前。研究者推测,月球瞬变现象是由于月球表面不断发生撞击事件,大量的尘埃被扬起,从而形成了能反射光的撞击云。也有人认为是由于地下洞穴中释放的气体导致的。但宇航员们在看到月球的地平线辉光时,所在位置既不是月球的地下洞穴或者火山口附近,又没有发生大的陨石撞击事件,这其中一定还有什么其他的因素在让月球在日落,或者日出前“发光”。

尘埃在作祟?

一些研究者认为月球的光辉并不神秘,它们只是尘埃反射太阳光形成的。那么,尘埃如何自己“飞到”空中呢?这一推手就是静电。在月球白天、黑夜过渡间的强大磁场能够电离月球尘土,并保持它们悬浮在高空中。
具体说来,白天时,日光撞击月球表面,导致尘埃颗粒排出电子,由于一直被电离,月球被太阳光照射的一面会带正电荷。晚上,相反的事情会发生,月球的尘埃颗粒会获得电子,变成负电粒子。
同种电子的静电排斥力可能导致尘埃颗粒在整个月球表面漂浮1米高,整个夜晚,月球表面都会发生这种尘埃颗粒漂浮现象。但是,当太阳再一次出现时,月球表面迅速被电离化,再一次变成带正电荷时,在这一突然的转换过程中,会产生一个更大的电力,悬浮颗粒会受到超过1千米的推力。尘埃颗粒到了顶点后,会自由落体,随后被再次“电击”升起,就像一个不断向上喷又向下落的喷泉。
不过,这一理论缺乏证据证明,也缺乏实验支撑。

斑块状电荷模型

2012年,为了彻底解答这个困扰了科学界近50年的辉光之谜,NASA推出了一辆月球大气与粉尘环境探测器,目标是收集出现在外溢层的粒子和灰尘。
在对样本进行分析,又重新模拟测试后,结果表明,辉光确实是由灰尘粒子在作祟。不过,尘土被电离的方式跟科学家们之前的推测并不一样。研究者们称这一新的发现为“斑块状电荷模型”。
我们知道,在月球表明尘土粒子之间,有叫做“微腔”的微小空隙,比如来自太阳辐射的光子和次级电子等带电粒子,能在尘土颗粒间的原子之间发射和再吸收,从而产生大得超乎预料的电荷,引发强烈的粒子间斥力。这股斥力可以让尘土颗粒移动并升起到月球表面之上,也便是发生“漂浮”。而且不仅仅是单一标准的尘土颗粒会受到影响,就连大型粒子团也能浮起。
这一次的新理论不仅可以解释月球地平线辉光和部分月球瞬变现象,而且在土星环,或在爱神小行星上,科学家们发现了灰尘聚集的“灰尘池”。然而,在没有风力和水流的作用下,尘埃颗粒是如何运输的呢?而土星冰封的土卫十五为什么有光滑得超乎预期的表面呢?现在,这一系列问题也有答案,因为静电会让尘埃颗粒做远距离“旅行”。
想象一下,假如静电电力非常大,既然外星球的尘土会四处移动,快速移动的灰尘可能会磨透太空设备。而且,月球光辉能绵延数千米远,犹如外星球刮起了一场“沙尘暴”,将会对宇航员的探索任务带来挑战。所以,科学家们这一次的新发现,不仅可以解答谜团,还能为未来更好的太空探索提供帮助。

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