低重力卻能維持稀薄大氣 解開月球大氣起源：微隕石不斷轟擊

【文‧Emmastein】

月球雖然看起來凹凸不平、也缺乏可供呼吸的空氣，但它其實一直存在一層稀薄大氣（外逸層），長期以來科學家都對這項事實感到困惑。直到最近，科學家終於發現月球大氣補充來源：塵埃顆粒大小的微隕石不斷撞擊月球表面導致塵埃氣化，持續釋放至月球周圍空間形成稀薄大氣。

檯面上來看，月球就是一塊繞地球運行、裸露在太空的簡單大石頭，不像地球有磁場抵擋來自太陽的帶電粒子（太陽風）直接撞擊大氣層、避免大氣流失或成分改變，月球磁場弱到幾乎可忽略不計，然而自 1980 年代以來，天文學家觀察到月球外圍瀰漫著一層非常薄的原子大氣，理論上稱為「外逸層」。

究竟磁場、重力都很弱的月球如何在太陽活動下一直維持住氣體？很明顯這些氣體隨著時間不斷補充。

在 NASA 月球大氣與粉塵環境探測器（Lunar Atmosphere and Dust Environment Explorer，LADEE）調查月球大氣層、表面條件及環境對月球影響後，科學家發現 2 種太​​空風化過程：「衝擊汽化」、「離子噴濺」是塑造月球外逸層的原因，前者是來自太空的隕石撞擊月表，後者為來自太陽的高能帶電粒子撞擊月表並向原子傳遞能量，導致原子被拋入外逸層。

根據 LADEE 數據，這兩個過程似乎都發揮一定影響力，隕石雨期間我們在月球大氣看到更多原子，但當月球被遮擋，大氣原子也會發生變化，於是研究人員想確定哪個過程主要負責維持月球大氣層。

為此，團隊進一步分析阿波羅任務期間收集的月球土壤樣本，從中分離出鉀、銣 2 種揮發性元素，意即它們很容易因隕石撞擊、太陽風轟擊而揮發；此外，撞擊汽化、離子濺鍍將不同同位素拋入月球大氣的效果不同，較輕鉀、銣同位素更可能懸浮於外逸層，較重同位素則落回月球表面，因此只要觀察月球土壤的鉀、銣同位素含量，便可揭示哪一個過程占主導地位。

分析表明，土壤樣本主要含鉀、銣較重同位素，表明撞擊汽化是原子上升形成月球大氣的主要過程。研究人員發現，70% 外逸層由隕石撞擊與撞擊汽化產生，另外 30% 由太陽風和離子濺射過程產生。

這項結果除了讓我們更理解月球大氣層，也能套用在太陽系其他天體如：小行星、其他衛星的樣本檢測，未來科學家還會持續推出各種樣本返回任務。

新論文發表在《Science Advances》期刊。

• The Moon Has a Mysterious Atmosphere, And We Finally Know Its Source
• Scientists pin down the origins of the moon's tenuous atmosphere
• The moon's thin atmosphere is made by constant meteorite bombardment
• Yes, the moon has an atmosphere—and it’s metal as hell

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