月球|“生锈”的月球
【月球|“生锈”的月球】翻译：雷丰图
参考文章：https://www.space.com/earth-rusting-moon.html
校对：牧夫天文校对组
排版：雷丰图
后台：库特莉亚芙卡 李子琦 徐玖坤
铁锈 ， 学名氧化铁 ， 是铁在长期暴露在水和氧气中所产生的红色化合物 。 这种化学反应在生活中随处可见 ， 从钉子、门 ， 到科罗拉多大峡谷的红色岩石 ， 甚至火星都有它的痕迹 。 之所以火星是红色的 ， 是因为很久以前 ， 火星表面的铁在水和氧气中化合后产生铁锈 。 这颗独特的红色星球Mars源自罗马的“战神” 。 但是除火星以外 ， 很多天体却很难提供氧化铁所需要的环境 ， 比如既干燥又没有大气的月球 。 然而通过印度航天局发射的“月船一号”2008年得到的数据 ， 科学家们惊奇地发现我们的月球居然“生锈了” 。
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绝大部分发现的铁锈都集中在月球的近地面 ， 图为NASA的月球勘测轨道飞行器拍摄的近地面 。
Credit:ASA/Goddard Space Flight Center/Arizona State University
李帅是夏威夷大学地质物理及行星科学学院下的一名研究员 。 他所在的项目利用“月船一号“上搭载的月球矿物质勘探仪 ， 通过分析月面反射光谱来了解物质构成 。 李帅这次主要研究的是月球的两极 。 他发现谱线所对应的物质是一种富含铁元素的矿石——赤铁矿(Fe2O3） ， 这种矿物在地球上分布很广 。 “之前我根本就不相信这一发现 。 因为月球并不具备产生这种物质的条件 。 ”喷气推进实验室的行星科学家 ， 阿比盖尔·弗里曼（Abigail Fraeman）介绍 ， “不过自从发现月球上有过水的痕迹 ， 我们也应该相应地将水和这些岩石可能形成的其它矿物都考虑在内 。 ”
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通过月球矿物质勘探仪合成的成分图 ， 可以很清晰地看出月球两极覆盖着的冰盖 。
Credit:ISRO/NASA/JPL-Caltech/Brown Univ./USGS
使铁变锈变红需要氧化剂 ， 比如氧气能将电子从铁元素上剥离 。 与其相反的作用叫做还原作用——将自己的电子“献”给其它分子 。 最典型的还原剂就是太阳风 。 而月球 ， 并不像地球有磁场的保护 ， 它常年被太阳风洗礼 ， 因此可以说这里最不可能产生铁锈 ， 但我们偏偏发现了铁锈的踪迹 。
虽然月球没有大气层来留存足够量的氧气 ， 但是它可以从地球大气获取些许氧 。 太阳风作用下 ， 地球的磁场在背向太阳的一面拉长 ， 这种现象被称为“磁尾” ， 磁尾的长度可直指月球的表面 。 而在每个满月的时候 ， 地球的磁尾便可以像拉窗帘一样为月球屏蔽掉99%的太阳风 。 这段时间内月球上即可发生氧化作用 ， 但还有个必备要素——水 。
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地球的磁场由于太阳风的关系 ， 会形成磁尾 ， 磁尾的长度可达40个地球半径 。
Credit：ESA
月球的水资源并不丰富 ， 主要以冰的形式集中在月背面的陨石坑里 。 离发现赤铁矿的地点相差甚远 。 科学家们认为高速移动的粒子有可能将原本被锁在月面内的水分子打出来 ， 而后作用于岩石 。 亦或者天外来客带有水分子 ， 撞击时产生的热还会加速氧化过程 。
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图中颜色越红的区域代表该区域集中了越多的赤铁矿
Credit：李帅
“这一发现将会改变我们对月球两极区域的认知”李帅在夏威夷大学的另一份报告中说道 ， “地球能够影响到月球表面的演化过程 。 ”
当然 ， 这些推断目前还仍是猜测 ， 月球表面氧化作用的原因还需要更多的数据来证明 。 即使地球的磁尾能够影响到月面 ， 也不意味着地球大气层中的氧气能够抵达相同的位置 。 在月背面发现的零星赤铁矿仍是该理论的硬伤 。
牧夫新媒体编辑部
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微信公众号：astronomycn
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哈勃望远镜于8月28日拍摄的位于2400光年外天鹅座中的一次超新星爆发 。 该超新星质量约为太阳的20倍 ， 图中所展示的只是其直径长达60光年的残骸中的一小段 。
Credit：
ESA/Hubble & NASA, W. Blair; acknowledgment: Leo Shatz
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