古老磁場保護月球南極冰 免受太陽風破壞

多年來,科學家們一直認為月球兩極的冰冷隕石坑內有水冰,是人類在未來月球任務可用的潛在資源。美國亞利桑那大學團隊則在本年 3 月中舉行的第 53 界月球和行星科學會議上,發表數據指極地隕石坑可能受到古老磁場的保護,令水冰可在原本極度乾燥的地方上存在。

由於月球對太陽的小傾斜度,數百個極地隕石坑處於永久陰影中:與地球的 23.4° 相比,月球的傾斜度只為 1.5°,因此太陽永遠不會升起照射到月球極地,這些地區的溫度可保持在 –250°C ,而過去的衛星雷達儀器已檢測到部份月球極地隕石坑有水冰反射特徵,估計是由彗星撞擊帶來的。  2018 年印度月船一號 (Chandrayaan-1) 回報的測量結果,顯示了極地水冰分子如何吸收紅外線,是迄今為止人類最明確的證據證明月球上有水冰。

然而,解釋冰的存在一直是個挑戰。雖然陽光不會照射到這些隕石坑,但太陽風會。這些帶電粒子可以在稱為濺射 (sputtering) 的過程中逐個分子將冰破壞,並令其在幾百萬年內消失。

美國亞利桑那大學行星科學家 Lon Hood 團隊在會議上發表的研究中表明,來自遠古的月球磁場異常可能正在保護其中一些極地隕石坑,使太陽風偏轉並在保護極地隕石坑可能非常重要。

自從 1971 年和 1972 年的阿波羅 15 號和 16 號任務以來,學界就已知有這些異常現象出現。當時太空人測量了月球表面有異常磁場強度的區域,而這些地區延綿數百公里。

儘管這些異常磁區起源存在爭議,但其中一個說法指它們是在 40 億年前出現,當時月球仍有磁場,含鐵的小行星撞擊其表面,撞擊造成的熔融材料或因此被永久磁化。

日本輝夜號 (Kaguya) 2007-2009 年期間曾圍繞月球觀察,並詳細繪製了月球南極的磁場異常情況。團隊則分析了這批數據,發現永久陰影區至少有兩個隕石–坑斯維德魯普隕石坑 (Sverdrup) 和舒梅克撞擊坑 (Shoemaker crater) –與異常磁區重疊,而重疊區相信不止於此。另外,團隊指儘管殘餘磁場比地球弱數千倍,但已足以使太陽風偏轉。

美國太空總署 (NASA) 已計劃在明年發射名為 VIPER 的太空漫遊車到月球南極地區調查;作為月亮女神計劃的一部分, NASA 未來十年亦會送人類重返月球,研究月球極地的冰可以揭示水是如何被帶到月球,結果可能會揭示地球是如何獲得水份。

現時需要更多數據來確認這些磁場的保護效果。 Hood 的團隊希望在月球表面放置一個太陽風儀器,測量通過隕石坑邊緣的帶電粒子。不過,全球暫無類似的任務。

來源:

Science, Ancient magnetic fields on the Moon could be protecting precious ice

報告:

Hood, L.L., Bryant, I. & van der Leeuw, J. (2022). Magnetic anomalies over permanently shadowed craters near the lunar south pole: mapping and implications. Retrieved from https://www.hou.usra.edu/meetings/lpsc2022/pdf/2102.pdf

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