月亮变得越来越红,这很可能是地球的错。最新研究发现,地球的大气层可能会导致月球生锈。
铁锈,也称为氧化铁,是一种微红色的化合物,当铁暴露在水和氧气中时会形成。铁锈是钉子、大门、大峡谷红岩,火星上铁矿石化学反应的结果。火星(Red planet)正是因其表面的铁与氧、水进行了化学反应,生成了微红色的铁锈而得名。
但并不是所有的天体环境都适合生锈,尤其是对于干燥、无大气层的月球而言。
“这非常令人费解,”夏威夷大学地球物理和行星学研究所的助理研究员李帅说,月球上的环境很糟糕,按理说很难形成铁锈。
李帅在研究来自印度太空研究组织“月船一号”轨道飞行器上搭载的月球矿物学制图器返回的数据时,他发现月球两极的成分与其他部分有很大不同。
在那次任务中,月球矿物学制图器探测到了月球不同表面反射的光谱或波长,以分析月球表面的组成。当李帅把注意力集中在两极时,他发现月球的两极表面有富含铁的岩石,其光谱特征与赤铁矿的光谱特征相匹配。赤铁矿通常存在于地球表面,是一种特殊类型的氧化铁或铁锈。
“一开始,我完全不相信。喷气推进实验室的行星地球科学家阿比盖尔·弗雷曼(Abigail Fraeman)说,“基于月球目前的状况,它不应该存在。”但自从科学家在月球上发现水以后,他们开始猜测,如果水与岩石发生反应,那可能会产生氧化铁或其它化合物。
地球是如何影响月球形成铁锈的?
要使铁变成铁锈,它需要一种叫做氧化剂的东西——一种像氧这样的分子,它能从铁这样的物质上除去电子。但太阳的太阳风,一股不断用氢气撞击月球的带电粒子流,却产生了相反的效果。氢是一种还原剂,是一种向其他分子提供电子的分子。如果不是地球磁场挡住了吹向月球的太阳风,月球上也不可能形成铁锈。
月球本身并没有一个能够提供足够数量氧气的大气层,但它有地球大气捐赠的微量氧气。地球上的氧气沿着一个被称为“磁尾”的地球磁场延长到达月球。
研究发现地球的磁尾可以一直延伸到月球的近侧,在那里科学家发现了更多的赤铁矿。更重要的是,在每一次满月时,磁尾会阻挡99%的太阳风吹向月球,在月球表面形成一道临时帘幕,让铁锈有一段时间形成。
水从哪里来?
铁锈的形成还需要一个关键成分:水。
月球上几乎没有水,除了在月球远侧的月球陨石坑中发现的冰冻水之外,月球上大部分的赤铁矿都是在那里发现的。但是研究人员指出,撞击月球快速移动的尘埃粒子可能会释放锁在月球表层的水分子,使水与铁混合。研究人员说,这些尘埃颗粒甚至可能携带着水分子,它们的撞击可能会产生热量,从而提高氧化速率。
“这一发现将重塑我们对月球极地区域的认识,”李帅补充说“地球对月球表面的演化起到了非常重要的作用。”
然而,这些仍然是假设,还需要更多的数据来理解月球生锈的确切原因。更令人惊讶的是,在月球的另一边发现了少量的赤铁矿,而这对地球的氧气来说应该太远了,按理说,氧气是无法搭上地球的磁尾到达月球的另一边的。
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