​月亮竟然带电？满月更是电力十足！

月亮竟然带电？满月更是电力十足！

从国际太空站（International Space Station）看到的满月好像掠过了地球的大气层。 PHOTOGRAPHY BY NASA, INTERNATIONAL SPACE STATION

据美国国家地理（撰文：Robin George Andrews 编译：林宇威）：月亮竟然带电？满月更是电力十足！最新的测量数据显示，当月球轨道进入地球的保护性磁泡时，月球薄薄的外气层会发生一些意想不到的变化！

通常我们会认为月亮是个了无生机、死气沉沉的地方。但一项最新的研究显示，守护着我们的苍白月球要比远远地看起来更有活力。根据科学家测量月球外层的稀薄大气所获得的最新数据，我们的月球似乎被带电的壳层包围。满月期间，地球保护月球不受狂暴的太阳侵扰，这时可能正是月球带电壳层累积能量的时刻。

事实上，当你凝望天空中闪耀的明亮满月时，可能正是月球电力最充足的时候了！

拥有大气层的行星或是卫星，通常在外层还会有电离层（ionosphere）存在。如果有些物质抵达这么高的高度，就会进入真空的太空，受到星光和宇宙射线的袭击，原子中的电子会被剥离，形成一层稀薄而蔓延的带电气体壳层，或者称为电浆。

虽然月球上的重力非常微弱，但还是有一层非常薄的大气层，称为外气层（exosphere）。有许多来源能够补充外气层的气体分子，像是月球表面因为放射性元素衰变而产生的微小气体脉冲，受到微小陨石或是太阳风冲击而往上的原子，甚至是被静电力悬浮推动而向上飘浮的月球尘埃。

早在1970年代，苏联的月球（Luna）19号和22号探测器绕行月球时，就已经轻轻掠过宁静月面上方的一层带电粒子。有可能就像是在地球上的情形一样，月球上奇特弥漫的外气层会与星光相互作用，产生电离层。虽然这样的电离层存在的时间很短暂，但它确实存在。

「我们仍有很多不清楚的地方，并且要说这一切仍有些争议也不为过，」亚斯柏．赫拉卡斯（Jasper Halekas）表示，他是这篇刊载在《地球物理研究通讯》（Geophysical Research Letters）期刊最新研究的第一作者，同时也是爱荷华大学（University of Iowa）实验太空物理的副教授。

有部分的问题是因为月球的电离层非常微弱，当来自太阳和地球的大量电浆流过并覆盖月球时，几乎无法侦测到月球电离层。这使得的月球电离层的许多特性隐身在浓雾之后，因而引发了许多争论。

尾风里的空腔

赫拉卡斯和他的团队希望能解开这个谜团，因此转而寻求在黑暗中漂浮的两个探测器协助──美国航太总署（NASA）的「月球与太阳交互作用之加速、重联、湍流及电动力学」（Acceleration, Reconnection, Turbulence and Electrodynamics of the Moon's Interaction with the Sun）任务，或者简称为「阿蒂蜜丝」（ARTEMIS）。

顾名思义，这两个在月球不寻常轨道上的探测器，可以帮助我们了解月球如何受到太阳影响，探测器上的仪器能够窥探月球非常弥散的外气层。

但是研究团队为了在最佳时机观测，挑选了一个非常特别的时间：满月。

此时相对于太阳来说，月球位在地球的背后，因此是处于地球磁场细长尾部里类似空腔的部分。这表示此时月球和微弱的电离层外壳受到保护，不会被大量不断流入深太空的高能太阳风影响。

在这个关键的时期，阿蒂蜜丝号可以追踪月面亮缘受到太阳光轰击的电浆波，并绘制出更详细的月球电离层分布图。这是科学家首度在月球上使用这种令人难以置信的精准技术，他们发现月球的电离层比地球上的还要稀薄约100万倍。

这些从月球来的电浆虽然很微弱，但在这个由地球磁场营造出的保护区内，密度还是明显高于周围的电浆。这表示月球的电离层在地球庇护下，变得更为明显。

赫拉卡斯这么描述这个电离层相对较高峰的情形──「在月球周围的少量电浆冒泡泡和沸腾了起来。」

电浆流通

这项发现的关键是──这代表月球的电浆能够显著地扰乱来自地球和太阳的电浆，因此我们才有机会观测到电流的变化，以及这个区域周围的电子分布有所不同。地球和月球之间，甚至可能有电浆流通的情形，先前的研究也提供了一些可能的证据，显示粒子交换的确存在。

但是，月球和地球之间的存在电浆通道，以及这对地球和月球两者的意义，现在都还只是高度理论性的概念而已。在太空船载运更好的仪器进行测量之前，我们仍应该对此保持存疑的态度。

宇宙中其他岩质天体是否会和月球有相同的情形？现在还很难下定论。伦敦英国自然历史博物馆（Natural History Museum）的行星科学教授莎拉．罗素（Sara Russell）表示，太阳系的小行星和其他卫星比我们的月球还要小得多，这也代表这些天体的外气层会更薄。

除此之外，比月球离太阳更远的天体，所受到的阳光照射也会更少，这代表这些天体的外气层电离情形不会太强。这两个因素让科学家认为，就算这些岩石天体真的有电离层，应该还是会比我们的月球带电层更为微弱。

不过，赫拉卡斯认为月球奇怪的电离层令人着迷不已，「别把月球想像成天空中那块死气沉沉、了无趣味的大石头。」