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學者發現月球兩極「生銹」 助理解地球大氣演化

2020/9/3 — 18:40

圖片素材來源:網絡片段截圖

圖片素材來源:網絡片段截圖

月球是距離地球最近的星體,也是人類唯一曾踏足的另一個太陽系星體。人類現時知道月球幾乎無空氣,土層有水冰,但無液態水。當月球上探測出赤鐵礦,學者難免感到困惑,因為赤鐵礦是經由鐵「生銹」氧化後的產物,在地球上需要空氣、水才能造成。

由於月亮不斷受到來自太陽風的氫撞擊,氫是種還原劑(reducing agent),將其電子「捐贈」給與之相互作用的物質;相反,氧化是由於電子損失而出現。因此,即使月球上齊備氧化作用所需的元素,太陽風也理應將其作用抵銷。

赤鐵礦由印度繞月人造衛星錢德拉揚 1 號(Chandrayaan-1)收集的數據中發現。夏威夷大學馬諾阿分校行星科學家李帥的團隊,利用美國太空總署噴氣推進實驗室設計的月球礦物學製圖儀 M3 ,對收集的顆粒進行高光譜成像分析,詳細了解月球表面礦物成分。

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李帥的團隊透過上述方法,於 2018 年在月球兩極高緯度地區發現冰,但同時也發現到奇怪的東西。李帥指,在檢查月球兩極地區的 M3 數據時,發現某些光譜特徵和模式,與在較低緯度或阿波羅樣本中看到的不同。他好奇這是否代表月球上有一些水與岩石的反應,經過多月調查,最終發現到赤鐵礦的特徵。

月球兩極的赤鐵礦分佈
Credit: 李帥

月球兩極的赤鐵礦分佈
Credit: 李帥

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李帥坦言,在月球發現赤鐵礦「非常令人困惑」,因為在月亮的可怕環境,理應難以讓赤鐵礦形成。

另一問題是赤鐵礦如何到達月球兩極。團隊在最新刊於《科學進展》的研究,分析了赤鐵礦的分佈方式,發現赤鐵礦分佈與先前確定的水痕及撞擊坑非常吻合。團隊認為,水冰可能會與月球鬆散的表岩屑(regolith)混在一起,在撞擊事件中彈出和融化。

團隊又發現,赤鐵礦通常位於總是面對地球的月球一面。李帥認為,這代表月球赤鐵礦可能與地球有關,這亦令他聯想到日本輝夜號任務的發現。日本專家指,當月球處於地球磁層末端時,太陽風會將地球高層大氣中的氧氣吹到月球表面,令其成為月球產生赤鐵礦的主要氧化劑。

滿月期間,月球正位於地球磁層末端。在這些時候,超過 99% 的太陽風都無法到達月球,意味著並無太多氫可抵銷鐵氧化過程。因此,月球仍可在過去數十億年得到微量水份、氧,在每個月短暫的時間內製造赤鐵礦。

不過,以上說法未能完全解釋為何月球其他地方也有赤鐵礦。李帥推測,在月球高緯度觀測到的少量水份,可能與月球背著地球一面的赤鐵礦形成過程有很大關係,這對於解釋在某些缺水、矽質 S 型小行星上也觀測到赤鐵礦有重要意義。

另外,研究發現到有數十億年歷史的赤鐵礦,可能保留地球歷史上不同年代的氧同位素,或對理解地球大氣演化非常有用。

來源:
Science Alert, Bizarre Discovery Reveals The Moon Is Rusting, Even Without Liquid Water And Oxygen, 3 September 2020

報告:
Li, S., Lucey, P.G., Fraeman, A.A. & et al. (2020). Honeybee venom and melittin suppress growth factor receptor activation in HER2-enriched and triple-negative breast cancer. Science Advances 2 Sep 2020: Vol. 6, no. 36, eaba1940. DOI: 10.1126/sciadv.aba1940

文/Alan Chiu

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