月亮无水无氧,也是会“生锈”?

subtitle 宇宙解码 10-18 03:10 跟贴 2 条

月球表面高纬度地区存在赤铁矿(FeO,小数字不好打,后面的化学式大家理解下),这是个让人浮想联翩的发现,毕竟FeO是铁锈的主要成分,没有氧气和液态水的月球,哪里来的铁锈?

打开网易新闻 查看更多图片

研究者通过分析月船一号(Chandrayaan-1)轨道飞行器上搭载的月球矿物绘图仪(M3)测得的红外反射光谱数据后,发现赤铁矿普遍存在于月球高纬度地区,而且主要分布在面向地球的一面。

月球南北半球地形图,橙色区域表示赤铁矿的分布。

这让人十分意外,要知道铁生锈是一种氧化反应,需要氧气和水的共同参与,但月球表面即没有大气层,也没有液态或气态水,因此并不具备像地球那样的氧化条件,那月球表面怎么生锈的呢?赤铁矿从何而来?科学家推断,可能是近邻的地球在搞鬼!

地球为何能让月亮“生锈”

月球是地球唯一的天然卫星,也是距离地球最近的星球,平均距离仅为38万公里。两者在万有引力的作用下,相互绕转(围绕共同质心)长达数十亿年之久,彼此间有着紧密而又复杂的协同演化关系。月球的质量较小,仅为地球的1/81,表面引力场约为地球的1/6,使其无法束缚住月面的气体,因此月球没有大气,再加上月球的磁场微弱到几乎不存在,这使太阳风、星际尘埃颗粒和小型天体能够肆无忌怠地轰击月球表面。

那么,月球高纬度地区的氧化条件是如何形成的?地球在其中扮演了什么角色?

首先说一下氧元素的来源问题,研究者认为生成赤铁矿所需的氧来自于地球的高层大气。与地面的不同,那里的氧原子处以高度电离状态,在地球磁场的作用下,这些带电粒子能传播到遥远的行星际空间。地磁场就像一个巨大的“防护罩”,使地面的生物免受太阳风的威胁。太阳风与地磁场的相互作用,使得面向太阳一面的磁场被严重压缩,而背对太阳一侧的地磁场则向反方向一路延伸,犹如一条长长的尾巴,因而称为“磁尾”,长度至少在数百个地球半径以上。地球磁尾具有了类似“运输通道”的作用,地球高层大气中的电离粒子,能够沿着磁尾中稀疏的磁感线被输送到遥远的空间,这些来自地球的等离子体带电粒子流被称为“地球风(Earth wind)”。

月球围绕地球公转,且公转轨道与地球磁尾有交叠,每个月里会定期穿过地球的磁尾。由于磁尾位于太阳的反方向,月球穿过磁尾大概是在满月前后的6天时间里,在这段特别的时间里,磁尾中的磁场将为月球阻挡99%以上的太阳风,使月面的还原性大减,同时地球风又输送来氧化反应所必须的氧离子(当然量不会太多),这些条件为赤铁矿的形成提供了一个短暂的窗口期。在围绕地球运行的过程中,月球总是以同一面朝向地球,因此这一面(正面)理应接受到更多的氧离子,而此项研究也确实证实了赤铁矿主要存在于月球正面。

既然穿行在磁尾中的月球已经具备了氧化条件和和地球来的氧元素,形成赤铁矿还差最后一个参与者——水,但月球无大气层,导致液态水无法存在,目前仅在月球背面的陨石坑里发现固态的水冰,那么水要从哪来?研究者推断,缺少大气层的保护,月面会频繁遭受星际尘埃粒子等小型天体的轰击,这将有助于释放月球表层中的水分子,同时这些外来的尘埃粒子本身也可能携带水分子,进而与月壤中的铁发生氧化反应,产生锈迹。另外撞击产生的热量会加快氧化反应速率。

就这样,月球每次穿过磁尾,月面都会被锈蚀一点点,也就是说月面正在慢慢变红,经过数十亿年的不断积累,演变成今天这幅状态。

特别声明:本文为网易自媒体平台“网易号”作者上传并发布,仅代表该作者观点。网易仅提供信息发布平台。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.
打开网易新闻,阅读体验更佳
大家都在看