太空探索月表發現迷你磁圈 防護罩功能不足

太陽系中許多天體都有很強的磁場，可使來自太陽風的帶電粒子偏折，在天體周圍形成一個所謂的「磁圈（magnetosphere）」，而月球既無強磁場，也幾無大氣層，研究卻發現，月球可能局部地區有「迷你磁圈（mini-magnetosphere）」。



地球磁圈保護地面生物免於絕大多數太陽輻射的危害，並藉由地球大氣層而將這些太陽風粒子轉化為美麗的極光；木星等氣體巨行星也有類似的狀況。太陽系中其他天體大都缺乏這種效應，原因可能是它們缺乏強磁場，如金星，也可能是缺乏可以和帶電粒子交互作用的大氣層，像是如水星）。

而月球無強磁場，也幾無大氣層，但根據瑞典太空物理研究所（Swedish Insitute of Space Physics）Martin Wieser等人利用印度月船1號太空船（Chandrayaan-1）的氫原子後向散射（backscatter）的密度資料研究的結果，發現月球可能局部地區有「迷你磁圈（mini-magnetosphere）」。這些氫原子後向散射來自太陽風撞擊月表後被反射的結果；在正常狀況下，約有16-20%的太陽風入射質子（氫原子核）會以這種方式被反射。

以150電子伏特以上的能量狀態來觀測時，在危海（Crisium）的反向點（antipode）處，先前曾發現局部區域有磁場異常現象，磁場強度可達數百奈特斯拉（nanotesla，tesla是磁場單位，nano為10億分之一）。Wieser等人發現，之所以有這個磁場異常現象，主要是入射的太陽風偏折後，形成一個直徑約360公里的防護罩，周圍是因太陽風粒子流而形成的厚約300公里的電漿流增大區，就像是河水流過大石塊時，會加速從旁繞過一樣。由於缺乏明顯的邊界，因此整個型態不像是弓形震波（bow shock），無法直接和額外的入射粒子交互作用。

然而，當以100電子伏特以下的能量狀態來觀測時，上述的現象似乎消失了。Wieser等人認為這應有不同的形成機制。其中一種可能性是某些太陽風粒子流突破磁場障礙後被反射，才會製造出這些能量狀態。另一種可能是撞擊月表的是Alpha粒子（即氦原子核）或其它更重的太陽風離子，而非太陽風中最大宗的氫原子核。

不過，Wieser等人的論文中並未討論到：這種特徵究竟對於未來的太空人尋找月面基地有何幫助。雖然在局部區域有強磁場，但仍比地球平均磁場弱了百倍左右。因此，這個局部磁場還不足以像防護罩一樣保護月面基地的安全，也無法像地球大氣那樣可以阻擋X射線或其他危險的電磁波入侵。

雖然如此，這篇論文仍顯示科學好奇心，作者們表示類似的特徵或許會出現在水星或某些小行星上；因此，這樣的研究結果或許可幫助天文學家瞭解月球表面或甚至其他太陽系天體表面的局部磁場分布狀況，也可藉此探究太陽風的性質。(文／引用自臺北天文館之網路天文館網站)

文章來源: NOWnews