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标  题: [新闻] 月球的电离层之谜
发信站: 批踢踢实业 (2011/11/29 Tue 11:11:24)

没有大气层的世界，怎麽会有电离层（ionosphere）？别怀疑，月球就是有办法做到！研
究月球的科学家们对於月球为何会有电离层，已经伤脑筋了好几年，现在或许有解答。

首先来谈谈何谓「电离层」。每个有大气层的类地行星都有电离层。在这些岩质行星的上
空，大气与太空的交界处，来自太阳的紫外辐射将空气分子游离化，使得此处充满带电气
体，这就是「电离层」。在地球上，电离层对通讯和航行很重要，例如：电离层可反射无
线电波，使地面上的短波电台可以将讯息传递到很远的另一个接收站内。电离层也会弯曲
或散射来自GPS卫星的讯号，有时会让你的GPS出差错，没侦测到正确的位置讯息。

1970年代，俄罗斯的月球19号和22号太空船首度侦测到月球电离层的证据。当它们以贴近
月表的轨道环绕月球时，这2艘太空船感应到有带电物质散布在离月表约数十公里高的地
方，带电物质密度最多可达每立方公分1000个电子的程度，大约是任何理论可解释的1000
倍以上。当月球掩过遥远电波源的过程中，电波讯号穿过月球边缘的瞬间，电波天文学家
也发现月球电离层存在的证据。

「月球没有大气层」这个事实，与「月球具有电离层」这个现象相互矛盾，深深困扰月球
科学家。然而，或许月球也不是完全没有大气层呢！月球内部放射性元素衰变过程中所释
出的气体有部分渗漏至月表；流星体和太阳风也会为月表带来一些原子。但是这些方式所
带来的气体都非常稀薄，许多研究学者拒绝承认这叫做「月球大气层」，因为这个月球外
气层（exosphere）的密度只有地球的1017分之一而已，根本不足以解释月球电离层的浓
度。

40年过去了，月球电离层的谜题有了一个不一样的解答，哥达德太空飞行中心（Goddard
Space Flight Center）Tim Stubbs於2011年初提出他的看法：可能是月尘惹的祸！年仅
30的Stubbs，在发现月球电离层时甚至还没出生呢！但是，他研读阿波罗15号（Apollo
15）太空人的记录时，发现其中一段提到他们看到月球地平线上空有片奇异的光辉。许多
研究人员认为这些太空人应该是看到月尘。月表是个极度充满尘埃的环境，这些悬浮的尘
粒会散射日出时或日落时的阳光，在地平附近形成曙光或暮光。

Stubbs等人认为：月表上空漂浮的尘粒会被太阳的紫外辐射游离。根据他们的计算，这种
游离过程足以提供足够的带电粒子，形成所观测到的电离层。

电离层是由尘粒所形成的，而非气体所构成的，对行星科学研究而言，是个非常新颖的点
子。没人知道这种现象在月表上有无昼夜的区别，或是会否随著太阳活动周期而变化，甚
至是会不会影响到未来在月球表面进行的电波通讯与航行的工作。美国航太总署（NASA）
目前正在绕月飞行的ARTEMIS探测器，以及规划在2013年发射的LADEE太空船，或许可以解
答这已悬宕了40年的谜题。

http://pansci.tw/archives/9544

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