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新发现!远古月球也曾有大气层  

2017-10-20 21:35:03|  分类: 科学探索 |  标签: |举报 |字号 订阅

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新发现!远古月球也曾有大气层

浩瀚宇宙,星辰万千,地球因能孕育生命而成为了其中特别的那个。然而研究表明,大约45亿年前,地球刚刚诞生之时,熔岩横流,毒气弥漫,直到藻类生长,氮氧混合的大气层形成,生命才有了适宜的进化环境。那么地球是唯一一个拥有大气层的星球吗?美国国家航空航天局NASA最新发现,大约30到40亿年前,月球也曾拥有大气层。

据外媒“科学新闻”网站报道,人们印象中的月球荒凉一片,毫无生气,没有大气层,只有山脉、高原、陨石坑、数不尽的岩屑和月尘。然而,NASA的最新研究表明,古代月球并不是这样,它曾拥有大气层。

古代火山活动喷出的气体在月球表面至少逗留了7000万年以上。彼时,超音速的狂风,在月球的岩浆海洋中掀起滔天巨浪,厚厚的金属大气层包裹着婴儿期的月球。

为计算这层大气的厚度,科学家提出一种全新算法,专门计算幼年时期的太阳、地球和月球是如何以自身热量蒸发月球表面的液态金属,使得月球的金属大气层和火星大气层一样厚。该算法模型后来公布于美国国家科学基金会和美国能源部资助建立的“预印本系统网站”上,为解释月球如何形成,以及研究近地球行星提供一种测试方案。

大多数行星科学家认为,大约45亿年前,一个与火星差不多大小的“原行星”与地球相撞。撞击将热量、熔浆糅合到行星碎片中,最后进入地球轨道,在绕行中逐渐冷却,形成了现在的月球。

可以想象,月球表面原本是一片深不见底、无边无际的岩浆海洋。一场意外碰撞使得它的表面温度上升至2000摄氏度以上,全身闪闪发光,如同一颗红矮星。在格林贝尔特的NASA戈达德航天中心,科学家普拉博·萨克塞纳和他的同事指出,远古月球不仅有岩浆海洋的热量,还会从地球和太阳上接受热辐射。模型计算的结果,不仅显示了月球在这种蒸发强度下形成了金属大气层,而且还揭示了这层大气和岩浆海洋相互作用的新细节。

浓厚的重金属元素到处都是

但很快就土崩瓦解

辐射和热量蒸发了岩浆海洋中的挥发性金属原子,形成了厚度仅为地球大气层十分之一的月球大气层。在模型研究中,为了简化过程,科学家选择了金属钠——一种月球上含量丰富,且易挥发的元素作为金属大气成分的代表。

只要岩浆海洋保持液态,月球大气就会不断地从海洋接受到新汽化的钠原子,并带着它们在空中流转。此外,在月球朝向地球的那面,温度高达1700摄氏度,而背面则低至零下150摄氏度,无比寒冷。极端温差在远古月球的表面形成了1公里/秒的狂风,在岩浆中吹出波浪,加速了蒸发汽化的过程。

由于这些气体迅速上升到月球地表以上,其积累的速度超过了宇宙逃逸速度,从而形成了月球大气层。而当狂风到达炎热与极寒的交接地带时,大气层会凝结,形成一团钠雪。如此循环了1000年后,岩浆海洋才逐渐冷却成岩石地壳,而一旦这个热腾腾的储液罐不在了之后,整个月球大气层就会慢慢坍塌。

萨克塞纳称,远古月球就像在开派对的星球一样,浓厚的重金属元素到处都是,但却很快就土崩瓦解。在加州莫菲特场的NASA阿姆斯研究中心,研究员凯文·赞尔认为,这层月球大气来得快,去得也快,其形成推论听上去似乎合情合理,值得研究和测试。他指出,在推测范围内,月球大气的存在是被允许的,但他并不确定,模型测试的所有结果都可信。比如,得首先确定当时的地球和月球都没有发展出潮湿的水环境。如果失去了某些条件作为前提,那么极端温度差、狂风以及钠循环的存在都只是空谈。

对月球挥发性物质的探索

可能有助于获得地球形成的关键线索

为了重申美国在太空领域领先的科研地位,NASA太阳系研究所成为了该项研究的主要资助方。新发现也不负众望,极大地改变了人们的认识,证明了月球并非一直是“真空世界”。

研究者说,大约在35亿年前,月球的火山活动达到顶峰,金属大气层在这段时间中也最为活跃和厚重。在NASA的阿波罗15号和17号任务中,宇航员探索了月球上远古岩浆海洋的边界,并收集到了数十亿年前火山喷发的岩石样本。

样本显示,这些区域的岩石中含有气体成分,包括一氧化碳、水、硫化物以及其他挥发性物质。NASA马歇尔航空飞行中心的科学家指出,尽管大部分气体已经消失在太空中,但相当一部分可能还积存于月球的两极。这意味着,如今人们看到的月球极地挥发物很可能源于婴儿期月球的内部。随后在7000万年的时间里,这层金属大气最终输送给了太空。

在美国月球和行星研究所,高校空间研究协会会长,资深科学家戴维·A·克林博士指出,新研究颠覆了人们对火星大气和月球大气的对比认知。NASA表示,对月球挥发性物质的探索可能有助于获得地球形成的关键线索。在接下来的研究,如“猎户座”载人飞船发射和宇宙空间矿物探索任务中,科学家希望更好地弄清楚月球表面挥发性沉积物的性质和分布。

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