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標  題: [新聞] 月球的電離層之謎
發信站: 批踢踢實業 (2011/11/29 Tue 11:11:24)

沒有大氣層的世界，怎麼會有電離層（ionosphere）？別懷疑，月球就是有辦法做到！研
究月球的科學家們對於月球為何會有電離層，已經傷腦筋了好幾年，現在或許有解答。

首先來談談何謂「電離層」。每個有大氣層的類地行星都有電離層。在這些岩質行星的上
空，大氣與太空的交界處，來自太陽的紫外輻射將空氣分子游離化，使得此處充滿帶電氣
體，這就是「電離層」。在地球上，電離層對通訊和航行很重要，例如：電離層可反射無
線電波，使地面上的短波電台可以將訊息傳遞到很遠的另一個接收站內。電離層也會彎曲
或散射來自GPS衛星的訊號，有時會讓你的GPS出差錯，沒偵測到正確的位置訊息。

1970年代，俄羅斯的月球19號和22號太空船首度偵測到月球電離層的證據。當它們以貼近
月表的軌道環繞月球時，這2艘太空船感應到有帶電物質散佈在離月表約數十公里高的地
方，帶電物質密度最多可達每立方公分1000個電子的程度，大約是任何理論可解釋的1000
倍以上。當月球掩過遙遠電波源的過程中，電波訊號穿過月球邊緣的瞬間，電波天文學家
也發現月球電離層存在的證據。

「月球沒有大氣層」這個事實，與「月球具有電離層」這個現象相互矛盾，深深困擾月球
科學家。然而，或許月球也不是完全沒有大氣層呢！月球內部放射性元素衰變過程中所釋
出的氣體有部分滲漏至月表；流星體和太陽風也會為月表帶來一些原子。但是這些方式所
帶來的氣體都非常稀薄，許多研究學者拒絕承認這叫做「月球大氣層」，因為這個月球外
氣層（exosphere）的密度只有地球的1017分之一而已，根本不足以解釋月球電離層的濃
度。

40年過去了，月球電離層的謎題有了一個不一樣的解答，哥達德太空飛行中心（Goddard
Space Flight Center）Tim Stubbs於2011年初提出他的看法：可能是月塵惹的禍！年僅
30的Stubbs，在發現月球電離層時甚至還沒出生呢！但是，他研讀阿波羅15號（Apollo
15）太空人的記錄時，發現其中一段提到他們看到月球地平線上空有片奇異的光輝。許多
研究人員認為這些太空人應該是看到月塵。月表是個極度充滿塵埃的環境，這些懸浮的塵
粒會散射日出時或日落時的陽光，在地平附近形成曙光或暮光。

Stubbs等人認為：月表上空漂浮的塵粒會被太陽的紫外輻射游離。根據他們的計算，這種
游離過程足以提供足夠的帶電粒子，形成所觀測到的電離層。

電離層是由塵粒所形成的，而非氣體所構成的，對行星科學研究而言，是個非常新穎的點
子。沒人知道這種現象在月表上有無晝夜的區別，或是會否隨著太陽活動週期而變化，甚
至是會不會影響到未來在月球表面進行的電波通訊與航行的工作。美國航太總署（NASA）
目前正在繞月飛行的ARTEMIS探測器，以及規劃在2013年發射的LADEE太空船，或許可以解
答這已懸宕了40年的謎題。

http://pansci.tw/archives/9544

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