“漂浮”在月面之上的尘埃

[ 录入者:Melipal | 时间:2016-12-22 21:23:43 | 作者:Melipal 译 | 来源:NASA | 浏览:605次 ]

原文标题:Dust “Floats” Above Lunar Surface: Electrostatic Dust Transport Reshapes Surfaces of Airless Planetary Bodies

作者:Teague Soderman   原文来自:NASA   Posted: 2016. 12. 13

编译:Melipal   审校:Linq

12月14日,当数以百万的地球居民观看着超级月球的壮观景象之时,一个NASA赞助的研究小组正在审视新近的地面实验结果,这些结果可以用于解释月球上尘埃“悬浮”的原因。

这项由NASA设在加州硅谷的艾姆斯(Ames)研究中心NASA太阳系探索研究虚拟研究所(SSERVI)的一名成员进行的研究解释了尘埃是通过怎样的可能途径从月球表面或土星光环中宽阔的区域越过,而毋须借助风力或流水的。

科学家了解这些基本的过程,可以帮助他们了解尘埃与静电在无大气的天体上的行为,并获知它们对地表机械和电力系统的影响。这项工作以及SSERVI其他的研究正在帮助NASA填补关键的战略性知识空白,说明小行星或火卫一和火卫二等无大气天体的情况,而这些天体可能正是我们前往火星征程中的跳板。

这项研究的基础包括从阿波罗时代的观测到最近的罗塞塔号彗星任务,并了结了一个长期持续的问题,也就是月球和其他无大气的行星上尘埃的静电输运问题。这项研究是在科罗拉多大学玻尔得(Boulder)小区的等离子体、大气与宇宙尘埃建模研究所进行的,相关论文最近在《地球物理学研究通报》杂志上发表。

这种现象的表现包括阿波罗号的宇航员在月面之上的高空看到的放射状条纹,还有最早由旅行者号探测器在土星光环之上发现的不连贯放射性轮辐结构,以及爱神星环形山中细密的尘埃沉积物(也就是“尘埃池塘”)。这些都是尘埃毋须借助风力或流水即可输运到广阔区域上的例子。科学家确信,静电尘埃过程可以解释这些在太空中的观测,不过直到现在,他们才有了支持这一解释的研究。

来自科罗拉多大学玻尔得校区的Mihaly Horanyi与他的小组记录下了微米级尘埃颗粒在紫外(UV)辐射或等离子体暴露环境下跳跃数厘米的现象。在月球上,这样的尘埃颗粒可以被扬到月表之上超过4英寸(10厘米)的地方,让研究者得出了月球的“地平线辉光”(在50年前探测者5、6、7号拍摄的图像中可以看到)可能部分就是由静电悬浮的尘埃颗粒云散射阳光产生的。

论文的第一作者Xu Wang说:“这一新的‘斑块状电荷模型’说明了尘埃带电与输运的根本机制问题,而这个问题已经困惑科学家好几十年了。”

其中的一个关键的科学发现是,光子和次级电子在邻近尘埃颗粒之间形成的微型空穴壁之间发生的发射和再吸收过程可以产生大得超乎意料的电荷外加强烈的粒子间斥力。这可以让尘埃颗粒移动并升起到表面之上,也就是发生“漂浮”。而且不仅仅是单一尺度的尘埃颗粒会受到影响,就连大型粒子团也能浮起。

Xu Wang说:“我们预期尘埃颗粒可以经由静电作用在整个月球或任何不存在大气的行星表面上移动输运。如果情况属实,那么静电尘埃的活动可能也能够解释月面后向反射镜情况的恶化。”

实验室观察还表明,由于尘埃移动的作用,富尘表面会变得平滑。这些静电尘埃过程可以帮助解释小行星爱神星以及67P彗星上“尘埃池塘”的形成,还有土星冰封的土卫十五光滑得超乎预期的表面。

SSERVI是由NASA华盛顿总部的科学任务理事会、载人探索理事会和运营任务理事会联合资助的。更多关于SSERVI及其部分成员小组请访问:http://sservi.nasa.gov/。想要温习更多关于艾姆斯中心的信息请访问:http://www.nasa.gov/centers/ames/

(全文完)

Tags:月尘 土星 光环

责任编辑:Melipal

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