【寰宇天文】月球的塵埃外衣

■當年阿波羅任務的舊數據引起了月塵爭議!

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塵埃堆積:月球表面塵埃堆積的速度可能較科學家預測的快。
重新分析阿波羅任務的舊數據發現,月塵每千年的堆積厚度可達一公釐。

作者|梅根‧羅森(MEGHAN ROSEN)
編譯|陳曉瑩

小心月塵大量堆積!月塵堆積的速度可能高於科學家的預測,而這項發現也引起一些爭議。重新分析舊數據發現,月球表面的粉狀顆粒每千年可堆積達一公釐。

這個估計數值來自1960、1970年代阿波羅任務的舊數據。美國太空總署(NASA)克里夫蘭(Cleveland)葛倫研究中心(Glenn Research Center)的物理學家詹姆斯‧蓋爾(James Gaier)表示:「能從40年前的數據獲得結果真是驚人!」

當年的阿波羅11號讓太空人與科學家首度嚐到月塵的慘痛教訓。太空船降落時,火箭引擎揚起大量塵雲,使登陸月球變得相當困難。太空人鼓起勇氣踏出太空船時,月塵使得階梯打滑難行、沾上他們的太空衣且干擾實驗進行。掌握月塵堆積速率,就可幫助未來的月球任務應付這惱人的粉塵。

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避免灰塵:阿波羅12號一台塵埃偵測器位於離月球表面一公尺的實驗站上,所收集的數據已遺失數十年。
圖片來源|美國太空總署

這類似沙粒的物質會堵住螺栓孔、讓真空密封破漏,儀器用來反射陽光避免過熱的光亮表面也因而磨損。西澳大學(University of Western Australia)克羅利(Crawley)校區的共同研究人員布萊恩‧歐布里(Brian O’Brien)表示,月塵顆粒較麵粉細,但相當銳利,他說:「想像一下玻璃瓶的碎片。」

1966年,歐布里發明了第一台測量月塵的裝置。火柴盒大的小裝置裡囊括太陽能電池及溫度計,並於1969年隨阿波羅11號登上月球。

太陽能電池受陽光照射後,會釋放電流並將電壓數據傳回地球。當月塵顆粒沾上電池表面時,便會遮住陽光,讓電壓數值下降,因而能偵測月塵。

之後的阿波羅任務也將更多塵埃偵測器送上月球,這些儀器於六年間每52秒將數據傳回地球。美國太空總署將資訊拷貝到7-track磁帶上,但之後卻遺失了。

田納西大學諾克斯維爾分校(University of Tennessee at Knoxville)的地球化學家,同時也曾參與阿波羅任務的羅倫斯‧泰勒(Lawrence Taylor)說:「當時大家根本不重視月塵!」美國太空總署其它要處裡的數據之多,讓塵埃偵測器的數據「被擺在一旁」。

美國太空總署2006年發佈找不著磁帶的消息時,歐布里竭力重建遺失的數據。他個人的檔案中保存了一部分,並找上其他研究人員以完整呈現資料檔案。

重新分析時,歐布里與西澳大學的同事莫妮克‧霍利(Monique Hollick)決定測量月塵的自然堆積率,便只採用太空人離開月球數百小時後的測量數據。

為估計多少月塵會使太陽能電池電壓降低,研究人員利用仿造的月塵進行實驗。他們於太陽能電池灑上塵埃,並測量輸出電壓。歐布里與莫妮克11月19日於期刊《太空天氣》(Space Weather)發表的報告中提到,月塵堆積率非常高,這讓其他科學家紛紛發表各自的不同看法。

「估計的月塵量實在太大了!」泰勒說道。「實在令人難以置信!」他表示估計值失真,因實驗模擬的不是真正的月塵。任職於美國太空總署位於馬里蘭州綠帶(Greenbelt)的戈達德太空飛行中心(Goddard Space Flight Center)的行星科學家大衛‧威廉斯(David Williams)補充說明,其他的月球天氣因素也可能干擾太陽能電池,使電壓降低。

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塵埃堆積:灰白色的粉狀月塵覆蓋實驗站及塵埃偵測器原本的光亮外表,該站於1969年阿波羅12號任務時設立。
圖片來源|美國太空總署

蓋爾認為,這項新發現可讓研究人員了解月塵於月球表面的移動狀態,這點一直以來也爭議不斷。有的科學家認為,靜電會使月塵緩緩移動;有的則認為,月塵是隨掃過的風暴紛飛。新研究則顯示,塵埃的移動程度不大,但這還有待驗證。若有更多證據或許就能找到答案。美國太空總署的月球大氣與粉塵環境探測器(Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer,簡稱LADEE)現正滑行過月球稀薄的大氣。它去年11月開始收集數據,任務是測量揚至月球上空的月塵量。

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 研究出處:Moon wears dusty cloak

譯者:陳曉瑩 科教中心特約寫手,從事科普文章編譯。
責任編輯:Kerina Huang

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