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月球大氣層

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許多阿波羅機組人員在日出和日落時曾見到的發光和光線[1]，這張阿波羅17號太空人的速寫描繪了神秘的霞光。

月球大氣層中只存在很少的氣體，在大多數實際場合中，月球被認為是被真空包圍著。被稱為科學物體的「月球大氣層」，與行星際物質相比，其附近存在的原子和分子數量更高，但與地球和太陽系大多數行星周圍的氣體外殼相比，可以忽略不計。這一小質量的大氣層壓力約為3×10−15 標準大氣壓（0.3 納帕），全天變化，總質量小於10公噸[2][3]。另一方面，月球被認為沒有大氣層，因為它不能吸收可測量數量的輻射，不會出現分層或自循環，由於其氣體進入太空的速率很高，因此需要不斷補充。

魯傑爾·朱塞佩·博斯科維奇是第一位在1753年《月球大氣》中論證月球周圍缺乏大氣層的現代天文學家。

來源

月球大氣的一種來源是釋氣：來自地殼和地函中氡和氦放射性衰變所釋放出的氣體。另一種重要來源是微流星體、太陽風和陽光對月球表面的轟擊，這一過程被稱為濺射[4]。

大氣逃逸與保留

氣體可以：

  • 因月球引力的作用，被重新植入表土中；
  • 如果粒子以2.38 公里/秒（1.48 英里/秒）或5328 英里/小時（8575 公里/小時）的月球逃逸速度或更高速移動，則完全逃逸月球；
  • 由於太陽輻射壓，或氣體電離，被太陽風磁場掃掠而消失在太空中。

組成

月球大氣由一些不尋常的氣體組成，包括鈉和鉀，這些氣體在地球、火星或金星大氣層中並不存在。在地球海平面上，每立方厘米大氣中包含約 1019 個分子，相比之下，月球上相同大氣體積所含分子數則少於 106 個。在地球上，這已被認為是極度真空了。事實上，月球表面的大氣密度與國際太空站所在的地球大氣層最外層邊緣的密度相當[5]。

通過地球光譜方法已在月球大氣中檢測到了鈉和鉀元素，而同位素 氡-222和釙-210也已從月球勘探者α粒子光譜儀獲得的數據中推斷出來[6]。氬-40、氦-4、氧和/或甲烷、氮和/或一氧化碳和二氧化碳則被阿波羅太空人放置的原位探測器檢測到[7]。

已知存在於月球大氣中元素的平均白天豐度（以原子數/立方厘米計）如下：

這產生了每立方厘米大約 80,000 個總原子，略高於假定存在於水星大氣中的數量[7]。雖然大大超過了通常每立方厘米只有幾個質子的太陽風密度，但與地球大氣層相比，實際上屬於真空狀態。

月球也可能有一層由靜電懸浮塵埃組成的稀薄「大氣層」。有關更多詳細信息，請參閱月塵。

古代大氣層

2017年10月，美國宇航局馬歇爾太空飛行中心和休斯頓月球與行星研究所的科學家宣布，他們根據阿波羅任務所獲取的月球岩漿樣本的研究發現，在30億至40億年前的7000萬年中，月球曾擁有相對較厚的大氣層。這種大氣來源於月球火山爆發噴出的氣體，其厚度是當今火星的兩倍。事實上，有人從理論上推測，這一古老的大氣層可能支持生命，儘管還沒有發現生命的證據[10]。月球古大氣層最終被太陽風吹散到太空中[11]。

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參考資料

  1. ^ Bell, Trudy E.; Phillips, Tony. Moon Storms. NASA. 7 December 2005 [2021-10-15]. （原始內容存檔於2013-09-12）. 
  2. ^ Williams, David R. Moon Fact Sheet. NASA. [16 November 2016]. （原始內容存檔於2008-12-16）. 
  3. ^ Globus, Ruth. Chapter 5, Appendix J: Impact Upon Lunar Atmosphere. Johnson, Richard D.; Holbrow, Charles (編). Space Settlements: A Design Study. NASA. 1977 [2021-10-15]. NASA SP-413. （原始內容存檔於2010-05-31）. 
  4. ^ Lucey, P. Understanding the Lunar Surface and Space-Moon Interactions. Reviews in Mineralogy and Geochemistry. 2006-01-01, 60 (1): 83–219. ISSN 1529-6466. doi:10.2138/rmg.2006.60.2 （英語）. 
  5. ^ Is There an Atmosphere on the Moon?. NASA. 12 April 2013 [2021-10-16]. （原始內容存檔於2019-11-02）. 
  6. ^ Lawson, Stefanie L.; Feldman, William C.; Lawrence, David J.; Moore, Kurt R.; Elphic, Richard C.; et al. Recent outgassing from the lunar surface: The Lunar Prospector Alpha Particle Spectrometer. Journal of Geophysical Research. September 2005, 110 (E9): E09009. Bibcode:2005JGRE..110.9009L. doi:10.1029/2005JE002433 可免費查閱. 
  7. ^ 7.0 7.1 Stern, S. Alan. The lunar atmosphere: History, status, current problems, and context. Reviews of Geophysics. 1999, 37 (4): 453–491. Bibcode:1999RvGeo..37..453S. CiteSeerX 10.1.1.21.9994 可免費查閱. doi:10.1029/1999RG900005. 
  8. ^ 8.0 8.1 8.2 Benna, M.; Mahaffy, P. R.; Halekas, J. S.; Elphic, R. C.; Delory, G. T. Variability of helium, neon, and argon in the lunar exosphere as observed by the LADEE NMS instrument. Geophysical Research Letters. May 2015, 42 (10): 3723–3729. Bibcode:2015GeoRL..42.3723B. doi:10.1002/2015GL064120 可免費查閱. Neon was detected over the nightside at levels comparable to He and was found to exhibit the spatial distribution of a surface accommodated noncondensable gas. 
  9. ^ Steigerwald, William A. NASA's LADEE Spacecraft Finds Neon in Lunar Atmosphere. NASA. 17 August 2015 [18 August 2015]. （原始內容存檔於2020-05-11）. 
  10. ^ Ciaccia, Chris. Life on the Moon? New study argued life could have existed on the lunar surface. Fox News. July 24, 2018 [2021-10-15]. （原始內容存檔於2018-09-30）. 
  11. ^ NASA: The Moon Once Had an Atmosphere That Faded Away. Time. [16 April 2018]. （原始內容存檔於2021-12-21）. 
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