地球周围等离子体尾部的高能电子可能在月球上形成水

哈耶萨鲁亚源

显示水所在位置的两张月球图。(图片来源:李等，2023)

（）据美国太空网（罗伯特·李）：位于地球周围等离子体尾部的高能电子正在侵蚀月球，更令人兴奋的是，似乎已经在月球表面形成了水。

这项新发现是由夏威夷大学海洋与地球科学技术学院的科学家李帅领导的研究小组得出的，也可以解释水是如何聚集在月球上永远见不到阳光的地方，称为永久阴影区(PSRs)。

了解月球上水的分布和浓度不仅对理解地球的天然卫星是如何演变的至关重要，而且对规划未来长期载人登月任务也很重要。这些太空探险者不仅可以收集水作为食物，还可以产生燃料，用于在月球表面执行任务。这些任务可以利用月球作为踏脚石，探索更深的太阳系，包括火星。

李和他的团队的理论将月球上的水与环绕地球的磁泡联系起来，磁泡被称为磁气圈。磁层保护我们的星球免受太阳风中来自太阳的高能带电粒子的影响。

随着太阳风撞上磁层，它使这个磁屏蔽变形，在地球背对太阳的一侧，也就是地球的阴暗面，产生了一条长长的磁尾。这条尾巴被恰当地称为磁尾。来自太阳风(以及地球本身)的高能电子和离子在磁尾内部形成了等离子体层。

因此，当月球绕地球运行时，它会穿过磁尾。因此，就像磁层屏蔽了地球一样，磁尾屏蔽了月球上的带电粒子，同时允许光线仍然到达月球表面。

“这为研究月球表面水的形成过程提供了一个天然的实验室，”李在一份声明中说。“当月球位于磁尾之外时，月球表面会受到太阳风的轰击。在磁尾内部，几乎没有太阳风质子，水的形成预计将下降到接近零。”

他和他的团队使用月船1号飞船上的月球矿物学制图仪(MMM)在2008年至2009年期间收集的数据，评估月球穿过磁尾时水的形成如何变化。

“令我惊讶的是，遥感观测显示，地球磁尾中的水形成几乎与月球在地球磁尾之外的时间一致，”李解释说。“这表明，在磁尾中，可能有额外的形成过程或新的水源与太阳风质子的注入没有直接联系。”

特别是，李发现磁尾中高能电子引起的辐射与太阳风中离子引起的辐射具有相似的效应。



一张图表显示了地球的磁层是如何形成磁尾的。(图片鸣谢:NASA/戈达德/Aaron Kaase)

李最初是通过考虑月球穿过地球磁尾时月球表面的风化过程来思考磁尾和月球之间的相互作用的。这揭示了磁尾中的氧使月球极地的铁生锈。

“总的来说，这个发现和我以前对生锈的月球极点的发现表明，地球母亲在许多未被认识的方面与其月球有着密切的联系，”李补充说。

该团队打算通过调查月球周围的等离子体环境和月球穿过磁尾的不同时间点月球两极的水含量来跟踪这一发现。

这项工作将作为Artemis计划的一部分进行，该计划也将在2026年将Artemis III任务发送到月球。这一努力意味着人类50年来首次重返月球，并将第一位女性和第一位有色人种送上月球表面。

该团队的研究发表在9月14日的《自然天文学》杂志上。