流星撞击被确认为月球稀薄大气的推动因素 | 路透社

第1项，共2项，2024年7月19日，德国加米施-帕滕基兴的一座山上的月亮景观。路透社/安格利卡·瓦尔穆特/文件照片

2024年7月19日，德国加米施-帕滕基兴的一座山上的月亮景观。路透社/安格利卡·瓦尔穆特/文件照片华盛顿，8月2日路透社) - 1960年代和1970年代成为第一批登陆月球表面的NASA宇航员们还发现了一个以前未知的月球特征 - 它有大气层，尽管非常稀薄。他们取回的土壤样本现在正在揭示维持这种大气的主要物理过程。土壤样本研究人员通过分析来自五次阿波罗任务的九个微小土壤样本中存在的两种元素 - 钾和铷的形式，确定月球大气主要是由撞击月球表面的各种大小的陨石效应所创造和维持的。“陨石撞击产生范围从2,000-6,000摄氏度（3,600-10,800华氏度）的高温。这些极端温度熔化和汽化月球表面的岩石，类似于热蒸发水，释放原子进入大气层，”麻省理工学院行星科学家和宇宙化学家尼科尔·尼，这项研究的第一作者，该研究于周五发表在期刊上。

科学进展。月球大气非常稀薄，技术上被归类为外气层，意味着其中的原子不会相互碰撞，因为它们的数量如此稀少，与地球浓厚且稳定的大气形成鲜明对比。

“阿波罗任务携带了探测空气中原子的仪器着陆月球表面，”聂说。

2013年，NASA 发射了机器人探测器 LADEE（月球大气和尘埃环境探测器）绕月球轨道进行研究其大气和表面环境。它确认了两个作用中的过程，即太空风化 - 陨石撞击和一种称为太阳风溅射的现象。

“太阳风携带高能带电粒子，主要是质子，穿过太空。当这些粒子撞击月球时，它们将能量传递给月球表面的原子，导致它们从表面喷射出来，”聂说。

太阳风指的是从太阳散布到太阳系的带电粒子的持续流。

LADEE 没有确定这两个过程对月球大气的相对贡献。新研究表明，撞击占其组成的70%以上，而太阳风溅射贡献不到30%。

月球一直受到陨石的不断轰击 - 在其早期历史上是由大型陨石造成的，这些陨石在月球表面形成了明显的大撞坑，而近年来则是由包括尘粒大小的微陨石在内的较小陨石。这些撞击抬升的一些原子飞入太空。其余的悬浮在表面上方的大气中，随着更多陨石的着陆而定期补充。

月球大气主要含有氩、氦和氖，还有钾和铷，可能还有其他元素，但含量较低。它从月球表面延伸到约62英里（100公里）高度。地球的大气延伸到约6,200英里（10,000公里）。

研究人员没有直接研究月球大气中的原子，而是使用称为月壤的月球土壤作为代理。他们使用一种称为质谱仪的仪器来检查土壤中钾和铷的不同同位素的比例。同位素是同一元素的原子，由于不同数量的称为中子的亚原子粒子而具有稍微不同的质量。

德国太阳系研究马克斯·普朗克太阳系研究所的行星科学家兼研究合著者蒂莫·霍普表示：“这是可能的，因为自月球形成以来，月球表面土壤一直与外大气层发生相互作用，不同的过程在月球土壤的同位素组成上留下了明显的痕迹。”

钾有三种同位素，铷有两种同位素。

经过几十年的月球研究，科学家们仍在了解一些基本过程。

“关于月球大气的许多重要问题仍然没有答案。由于技术的进步，我们现在能够回答其中一些问题，” Nie说。“在1970年代从月球返回阿波罗样本时，使用质谱仪测量了月球土壤中钾和铷的同位素组成。然而，当时没有观察到同位素差异。如今的质谱仪提供了更高的精度。”

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