月球“尘暴”是月球产生神奇的散射光

　　人类目前的航天科技(000901,股吧)，已经能够相对轻松地发射月球卫星、登陆器，用于月球的探索。至今也已经传回了大量的图片信息，月球表面是什么样也知道了个七七八八。然而在一些图片中，因为物体与光线之间的相对关系，使其产生了一些阴影，看起来像地球某种生物，就被人猜测，月球上隐藏着什么神秘的东西。你知道月亮的背面是什么样子的吗？

　　由于月球自转周期恰好等于公转周期，月球始终有一面背向地球，几千年来地面上的人们始终无缘得见月球背面的真容。

　　1959年苏联发射的月球3号探测器在飞越月球时第一次拍下了月球背面的照片，此后几十年里人类对月球背面进行过多次遥感探测，包括中国嫦娥计划在内的多个探测器飞临月球背面，获得了大量数据。

　　

图1 嫦娥二号拍摄的月球背面影像图

　　嫦娥四号今年下半年将开展对月球背面的原位探测，虽然此前玉兔号探测器顺利完成了月球正面的原位探测任务，然而月球背面环境与正面相比还有很多区别。其中，月球尘埃的侵袭就是必须面对的一个重要问题。月球的尘埃环境是怎样的？这要从阿波罗17号宇航员看到的发光现象说起。

　　月球发出奇异的光

　　1972年的一天，当阿波罗17号处在月球背阳面的轨道上，太阳还在月球的地平线之下时，宇航员尤金·塞尔南正在观测太阳大气。这种观测是建立在月球完全挡住了太阳自身明亮的光线，而使太阳大气微弱的光线变得更明亮的假设基础上的。

　　塞尔南确实观测到了太阳大气发出的微弱的光芒，但是他也发现了一个奇异的现象：就在太阳升起前，月球地平线上出现了一道细长的新月状的明亮光线，就像地球上日出和日落时地平线上出现的情景。地球上因为大气中的水分和灰尘对太阳光线的散射造成地平线上的发光现象。而月球上几乎没有大气，或者说月球大气非常稀薄，甚至气体分子之间极少发生碰撞。如此稀薄的大气是不可能产生这样的光线散射的。

　　

图2 尤金·塞尔南对神秘发光现象的记录

　　

图3 勘测者7号月球探测器拍到的月球地平线上奇怪的发光

　　然而，更为奇异的是，月球地平线发光的现象并不是总能被观测到。阿波罗16号上的宇航员肯·马丁利做了相似的太阳大气观测，但是没有观测到月球地平线发光的现象（这也是他个人极大的遗憾）。同时，在阿波罗15和17号的日冕观测照片上都能发现月球地平线特别的明亮，而阿波罗16号的日冕观测照片上却找不到同样的现象（这也与宇航员的说法吻合）。

　　其实这神奇的散射光来自月球“尘暴”。

　　带电的月球“尘暴”

　　月尘具有极强的吸附能力、材料磨损能力和穿透能力。细小的月尘会附着在执行出舱任务的航天员的航天服表面，被带回登月舱内部，甚至直接渗透进航天服中，对宇航员的健康产生极大损害。

　　阿波罗计划的宇航员曾报告过登月舱内部漂浮着闪闪发光的月尘颗粒，这些尘埃引起了皮肤，眼睛和呼吸道的不适感。对于非载人的月球探测任务，月尘可能遮挡着陆器太阳能(000591,股吧)电池板，渗透进仪器内部，造成污染、磨损、故障甚至失效。阿波罗12号航天员在对Surveyor 3无人登陆器检查中发现，在月面停留2年多时间内Surveyor 3光学镜面被月尘覆盖并发生损伤。

　　月球表面覆盖着一层很厚的尘埃颗粒，是数亿年中月球表面反复受陨石撞击形成的，主要由晶质颗粒与较大的火成岩碎块﹑玻璃质碎片（包括大量的玻璃球粒）及微量金属颗粒组成。月尘颗粒非常细小，平均尺寸在45~100微米之间。直径小于1mm的月尘颗粒占月壤总质量的95%以上，大部分的颗粒都非常锐利和透明，类似于精细的矿渣或是火山灰。

　　

图4 月球尘埃颗粒

　　在月球的背阳面，因为没有光照，电子将在月尘颗粒上不断积累，可能使尘埃颗粒具有几百伏特至上千伏特的负电位。带电的尘埃粒子相互排斥漂浮在月球表面，在空间等离子体环境恶劣的情况下甚至能达到几十公里高度，形成名副其实的月球“尘暴”，对月球着陆任务的安全造成威胁。

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