国家天文台刷新月球外逸层中水含量上限纪录

[ 录入者:zhangms | 时间:2015-04-11 09:08:54 | 作者: | 来源:国家天文台网站 | 浏览:1538次 ]

国家天文台月基天文望远镜项目组在探月工程地面应用系统的支持下,利用月基光学望远镜获得了月球外逸层中羟基(水)密度的上限值的最新值(柱密度<1011cm2,体密度不高于~104cm3),是人类迄今为止在这一领域所获得的最好结果。这一结果比利用美国哈勃空间望远镜(HST)获得的上限低了将近100倍,否定了印度和美国联合研制的ChandrayannI/CHACE探测器的结果(见下表), 而且与溅射理论的预期大致相符。该研究结果已被国际SCI期刊《行星与空间科学》(Planetary and Space Science)接收。 

月球表面存在极端稀薄的大气(通常称之为外逸层)。现在普遍的观点认为月球外逸层的来源是岩石中的原子或分子通过微流星轰击,紫外光子受激脱附以及质子溅射等方式逃逸到月球外逸层中。由于外逸层极端稀薄,测量其化学成分和含量一直是一个挑战。 

在众多的成分中,最受关注的是大气中的水分子或羟基分子。水不仅在行星形成和演化中扮演着重要角色,而且是生命存在的保障。最近Chandrayann和Cassini的探测通过月表红外反射光谱揭示了月球岩石中富含化学吸附的水或羟基分子。理论上,这些羟基分子可以通过上述的多种方式逃逸到外逸层中。但是,迄今为止,所有的关于外逸层中水或羟基含量的测量结果都比理论预期高出了2-6个数量级。 

受到太阳辐照的作用,羟基分子在3087Å有 一个共振散射发射带。它的波长正好落在月基光学望远镜的探测带宽内,这使得我们能够利用月基光学望远镜拍摄的月面天空背景辐射来反演出外逸层中羟基分子的 含量。在计算并排除了黄道光的贡献,并假设天空背景完全是由羟基分子的共振发射所贡献后(图像背景中含有无法完全分离的杂散光的贡献),我们得到了迄今为 止人类所获得的外逸层中羟基密度的最低上限值。另外,通过类似的方法,所获得的中性镁原子密度上限也比之前的结果降低了约100倍。

  月球外逸层中OH分子探测结果比较

Tags:月球     外逸层     羟基

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