科普：太阳风暴引发电火花改变月球地貌

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人们普遍认为月球表面的大大小小的陨石坑主要是由流星体撞击形成的。然而，美国的一项新研究表明，强烈的太阳风暴引起的火花也会改变月球两极永久阴影区的地形，其影响甚至与流星体撞击造成的影响一样糟糕。

这项由美国宇航局资助并发表在美国《国际太阳系研究杂志》上的研究称，当太阳风暴发生时强度很大，月球两极附近永久阴影区的土壤会积累电荷。当电荷积累到一定程度时，可能会发生瞬时放电，这一过程产生的火花会蒸发并熔化该区域的土壤。

月球上没有大气保护，其表面风化层中的土壤直接暴露在空台的恶劣环境中，由于空台流星体的影响，该环境不断枯竭。该论文的第一作者、美国新罕布什尔大学学者安德鲁·乔丹(Andrew Jordan)说，他们的最新研究认为，在月球两极的永久阴影区，太阳风暴产生的电火花融化或气化的土壤比例相当于流星体撞击的比例，“大约10%的月球土壤层已经被流星体撞击融化或气化。”

众所周知，强烈的太阳爆发，如耀斑和日冕物质抛射，会释放出大量高能带电粒子。这些高能粒子主要由带正电的离子和带负电的电子组成，地球的磁层基本上可以保护地球上的生命免受它们的辐射。然而，在没有保护层的月球上，这些粒子会渗入月球表面，聚集在风化层中，形成两个带电层:体积较大的离子会与风化层中的原子结合，聚集在表面区域附近；体积较小的电子具有更强的穿透力，并聚集在更深的位置。因为相反的电荷相互吸引，在正常情况下，这些粒子携带的电荷相互流动，最终相互抵消。

根据Jordan等人2014年发表的模拟实验，月球两极的永久阴影区非常冷，表面风化层的导电性非常差。因此，当在永久阴影区的风化层中形成的两个带电层积累到一定程度并且太晚而无法中和时，就会发生爆炸释放，就像小闪电一样，也称为电介质击穿。

在最新研究中，研究人员根据上述实验结果和其他现有证据，估计了太阳风暴对月球永久阴影区风化层的影响。

根据宇宙飞船的数据和阿波罗登月任务获得的样本，研究人员可以确认强烈太阳风暴的频率。根据之前对月球的研究，研究人员估计，每一百万年，月球风化层顶部大约有一毫米的土壤会因流星体的撞击而流失。他们还估计了流星体撞击月球所释放的能量，以及太阳风暴每一百万年在月球永久阴影区造成的介质击穿，并认为这两种效应释放的能量使该地区月球风化层的损失相等。

研究人员说，月球的永久阴影区包含了许多可能揭示月球历史的线索。他们研究的意义在于，在使用这些线索之前，了解月球永久阴影区的哪些部分仍处于初始状态，哪些部分由于太阳风暴和流星体的撞击而发生了变化。接下来，他们将收集月球永久阴影区电介质击穿的确切证据，并讨论这种效应是否会发生在月球表面的其他区域。

来源：荆州新闻