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月亮竟然帶電？滿月更是電力十足！

太空


月亮竟然帶電？滿月更是電力十足！


從國際太空站（International Space Station）看到的滿月好像掠過了地球的大氣層 。PHOTOGRAPHY BY NASA, INTERNATIONAL SPACE STATION
（）據美國國家地理（撰文：Robin George Andrews 編譯：林宇威）：月亮竟然帶電？滿月更是電力十足！最新的測量數據顯示，當月球軌道進入地球的保護性磁泡時，月球薄薄的外氣層會發生一些意想不到的變化！
通常我們會認為月亮是個了無生機、死氣沉沉的地方 。但一項最新的研究顯示，守護著我們的蒼白月球要比遠遠地看起來更有活力 。根據科學家測量月球外層的稀薄大氣所獲得的最新數據 ， 我們的月球似乎被帶電的殼層包圍 。滿月期間，地球保護月球不受狂暴的太陽侵擾 ， 這時可能正是月球帶電殼層累積能量的時刻 。
事實上，當你凝望天空中閃耀的明亮滿月時 ， 可能正是月球電力最充足的時候了！
擁有大氣層的行星或是衛星，通常在外層還會有電離層（ionosphere）存在 。如果有些物質抵達這么高的高度，就會進入真空的太空，受到星光和宇宙射線的襲擊 ， 原子中的電子會被剝離，形成一層稀薄而蔓延的帶電氣體殼層，或者稱為電漿 。
雖然月球上的重力非常微弱，但還是有一層非常薄的大氣層，稱為外氣層（exosphere） 。有許多來源能夠補充外氣層的氣體分子，像是月球表面因為放射性元素衰變而產生的微小氣體脈沖，受到微小隕石或是太陽風沖擊而往上的原子 ， 甚至是被靜電力懸浮推動而向上飄浮的月球塵埃 。
早在1970年代 ， 蘇聯的月球（Luna）19號和22號探測器繞行月球時，就已經輕輕掠過寧靜月面上方的一層帶電粒子 。有可能就像是在地球上的情形一樣，月球上奇特彌漫的外氣層會與星光相互作用，產生電離層 。雖然這樣的電離層存在的時間很短暫，但它確實存在 。
「我們仍有很多不清楚的地方 ， 并且要說這一切仍有些爭議也不為過，」亞斯柏．赫拉卡斯（Jasper Halekas）表示，他是這篇刊載在《地球物理研究通訊》（Geophysical Research Letters）期刊最新研究的第一作者，同時也是愛荷華大學（University of Iowa）實驗太空物理的副教授 。
有部分的問題是因為月球的電離層非常微弱 ， 當來自太陽和地球的大量電漿流過并覆蓋月球時，幾乎無法偵測到月球電離層 。這使得的月球電離層的許多特性隱身在濃霧之后，因而引發了許多爭論 。
尾風里的空腔
赫拉卡斯和他的團隊希望能解開這個謎團，因此轉而尋求在黑暗中漂浮的兩個探測器協助──美國航太總署（NASA）的「月球與太陽交互作用之加速、重聯、湍流及電動力學」（Acceleration, Reconnection, Turbulence and Electrodynamics of the Moon's Interaction with the Sun）任務 ， 或者簡稱為「阿蒂蜜絲」（ARTEMIS） 。
顧名思義，這兩個在月球不尋常軌道上的探測器，可以幫助我們了解月球如何受到太陽影響，探測器上的儀器能夠窺探月球非常彌散的外氣層 。
但是研究團隊為了在最佳時機觀測，挑選了一個非常特別的時間：滿月 。
此時相對于太陽來說，月球位在地球的背后，因此是處于地球磁場細長尾部里類似空腔的部分 。這表示此時月球和微弱的電離層外殼受到保護，不會被大量不斷流入深太空的高能太陽風影響 。
在這個關鍵的時期，阿蒂蜜絲號可以追蹤月面亮緣受到太陽光轟擊的電漿波，并繪制出更詳細的月球電離層分布圖 。這是科學家首度在月球上使用這種令人難以置信的精準技術，他們發現月球的電離層比地球上的還要稀薄約100萬倍 。
這些從月球來的電漿雖然很微弱 ， 但在這個由地球磁場營造出的保護區內，密度還是明顯高于周圍的電漿 。這表示月球的電離層在地球庇護下，變得更為明顯 。
赫拉卡斯這么描述這個電離層相對較高峰的情形──「在月球周圍的少量電漿冒泡泡和沸騰了起來 ?！?br>電漿流通
這項發現的關鍵是──這代表月球的電漿能夠顯著地擾亂來自地球和太陽的電漿，因此我們才有機會觀測到電流的變化，以及這個區域周圍的電子分布有所不同 。地球和月球之間，甚至可能有電漿流通的情形 ， 先前的研究也提供了一些可能的證據，顯示粒子交換的確存在 。
但是 ， 月球和地球之間的存在電漿通道 ， 以及這對地球和月球兩者的意義，現在都還只是高度理論性的概念而已 。在太空船載運更好的儀器進行測量之前 ， 我們仍應該對此保持存疑的態度 。
宇宙中其他巖質天體是否會和月球有相同的情形？現在還很難下定論 。倫敦英國自然歷史博物館（Natural History Museum）的行星科學教授莎拉．羅素（Sara Russell）表示，太陽系的小行星和其他衛星比我們的月球還要小得多，這也代表這些天體的外氣層會更薄 。
除此之外，比月球離太陽更遠的天體，所受到的陽光照射也會更少，這代表這些天體的外氣層電離情形不會太強 。這兩個因素讓科學家認為，就算這些巖石天體真的有電離層，應該還是會比我們的月球帶電層更為微弱 。
不過，赫拉卡斯認為月球奇怪的電離層令人著迷不已，「別把月球想像成天空中那塊死氣沉沉、了無趣味的大石頭 ?！?br/>