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30多亿年前月球存在过大气层,NASA的新研究显示

2019-08-15 09:03

如果穿梭回35亿年前并抬头遥望夜晚的天空,你会看见月亮周围的大气层。尽管现在它只保留了稀薄的团团气雾,但最新计算表明,大规模火山爆发释放了足够热的气体,从而创建了花费7000万年才耗散掉的大气层。相关成果日前发表于《地球与行星科学通讯》。

早期月球或曾拥有另一个大气层

姓名:刘甜      学号:17101223457

30多亿年前月球存在过大气层 形成于月球火山爆发 持续了约7000万年

天文学家曾认为,月球非常干燥。但人们最近认识到,在45亿年前覆盖新生月球的岩浆海洋释放了炎热的钠和二氧化硅蒸气,并且形成了短暂存在的大气层。如今,研究表明,另一个月球大气层在35亿年前形成,而这归结于火山爆发冲出一个大坑并形成了月球近地面上的熔岩平原——雨海。

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【嵌牛导读】:大约30到40亿年前,月球上强烈的火山爆发喷出了大量气体,这些气体被喷出的速度比它们的逃逸速度更快,于是它们成为了月球的大气层。这项研究由NASA的太阳系探索和模拟研究所赞助,并被发表在《地球和行星科学》快报上。

bv1946伟德入口,科技日报北京10月10日电 据物理学家组织网近日报道,美国国家航空航天局的一项新研究表明,月球在古代曾有过大气层。约30亿年前到40亿年前,月球上强烈的火山爆发喷出了大量气体,这些气体喷射到月球表面的速度快过逃逸到太空的速度,从而形成了月球的大气层。

从近10年前开始,一系列研究利用敏感的新设备发现,挥发性物质镶嵌在由“阿波罗号”宇航员收集的月球火山玻璃中。这些玻璃来自黑暗的月球盆地,并且暗示在38亿~31亿年前形成的大规模火山爆发还释放了大量气体。

月球上的大气层早已失去。图片来源:NASA

【嵌牛鼻子】:NASA   月球   大气层

当人们仰望月球时,很容易看到黑色的玄武熔岩填满巨大的陨击盆地。这些玄武岩喷发时,月球内部仍然炽热,而且会产生岩浆流,岩浆流有时会突破月表并流动数百公里。科学家们对“阿波罗”飞船带回的样品进行的分析表明,这些岩浆携带了气体成分,如一氧化碳、水的组分、硫和其他挥发性物质等。

如今,美国得克萨斯州休斯敦月球与行星研究所的Debra Needham和David Kring基于估测的熔岩流体积,计算出了这些气体的排放量。最大的一次排放量有约10万亿吨气体,并且伴随着填满雨海盆地的530万立方千米火山岩浆。

如果你穿梭回35亿年前并且抬头望夜晚的天空,会看见月亮周围的大气层。尽管现在它只保留了稀薄的团团气雾,但最新计算表明,大规模火山爆发释放了足够热的气体,从而创建了花费7000万年才耗散掉的大气层。相关成果日前发表于《地球与行星科学通讯》。

嵌牛提问】:月球是否可能有大气层?

在新研究中,NASA马歇尔太空飞行中心的黛博拉:尼达姆和高校空间研究协会的戴维:克林,计算了喷发的熔岩在月球表面流动时产生的气体量,结果表明,聚集在月球周围的这些气体足以形成一个临时大气层。35亿年前,火山爆发达到巅峰,大气层的厚度也达到最大值。这一大气层持续了约7000万年,随后消失在茫茫太空中。

这使得月球气压大幅上升,约为现代地球的1%,或者今天火星大气密度的1.5倍。

天文学家曾认为,月球非常干燥。但人们最近认识到,在45亿年前覆盖新生月球的岩浆海洋释放了炎热的钠和二氧化硅蒸汽,并且形成了短暂存在的大气层。如今,研究表明,另一个月球大气层在35亿年前形成,而这归结于火山爆发冲出一个大坑并形成了月球近地面上的熔岩平原——雨海。

【嵌牛正文】:

尼达姆说:“月球火山喷发释放出的水量接近两个太浩湖(北美最大的高山湖泊)的含水量。虽然很多水蒸气已消失在太空中,但有一部分可能去了月球两极,这意味着我们在月球两极看到的挥发物可能源于月球内部。”克林强调称:“这项研究彻底改变了我们对月球的看法——从一个无风的岩石天体到一个曾有过大气层的天体。”

“如果月球表面出现任何温度梯度,便会有风产生。”Needham介绍说,有了表面上的灰尘以及运送它们的风,月球上便似乎出现了“沙丘”。不过,在7000万年的时间里,所有大气气体都逃逸了或者被冻结在极地地区。这一过程发生在很久以前,因此并未留下任何关于这些风的证据。

从近10年前开始,一系列研究利用敏感的新设备发现,挥发性物质镶嵌在由“阿波罗号”宇航员收集的月球火山玻璃中。这些玻璃来自黑暗的月球盆地,并且暗示在38亿~31亿年前形成的大规模火山爆发还释放了大量气体。

一项新的研究表明,月球在古代曾有过大气层。大约30到40亿年前,月球上强烈的火山爆发喷出了大量气体,这些气体被喷出的速度比它们的逃逸速度更快,于是它们成为了月球的大气层。这项研究由NASA的太阳系探索和模拟研究所赞助,并被发表在《地球和行星科学》快报上。

新发现对未来的月球勘探意义重大。最新分析认为,那些挥发物可能从大气层落入了月球两极,这有望为未来的探月项目提供冰块,冰块沉积物中的挥发物可为进行探月甚至月球之外的太空探索任务提供空气和燃料。而且,新研究也能帮助科学家研究地球的起源。NASA正在进行研制的“资源勘探者(Resource Prospector)”探测器,将对这些挥发性沉积物的性质和分布进行研究。

来自加州斯克里普斯海洋研究所的James Day表示,这一大气形成过程或许能解释月球表面上水和其他挥发性物质的分布以及它们从月球内部的消失。它还有助于理解行星大气层是如何形成的。

如今,来自美国得克萨斯州休斯顿月球与行星研究所的Debra Needham和David Kring基于估测的熔岩流体积,计算出了这些气体的排放量。最大的一次排放量有约10万亿吨气体,并且伴随着填满雨海盆地的530万立方千米火山岩浆。这使得月球气压大幅上升,约为现代地球的1%,或者今天火星大气密度的1.5倍。

当人们仰望月球时,很容易看到黑色的玄武熔岩充斥在巨大的撞击盆地里。这些被称为“海洋”的玄武熔岩喷发时,月球的内部仍然很热,而且会产生岩浆柱,有时这些岩浆柱甚至会突破月球表面。对阿波罗样品的分析表明,这些岩浆携带了气体成分,如一氧化碳、水蒸气、硫和其他挥发性物质等。

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“如果月球表面出现任何温度梯度,便会有风产生。”Needham介绍说,有了表面上的灰尘以及运送它们的风,月球上似乎出现了“沙丘”。不过,在7000万年的时间里,所有大气气体都逃逸了或者被冻结在极地地区。同时,由于这一过程发生在很久以前,因此并未留下任何关于这些风的证据。

NASA马歇尔太空飞行中心的科学家Debra H. Needham博士以及高校空间研究协会(USRA)的高级研究员David A. Kring博士,在月球和行星研究所(LPI)里计算了喷发的熔岩在地表流动时产生的气体量,结果表明这些气体足以聚集在月球周围形成一个短暂的大气层。大气层在35亿年前的火山爆发高峰期时很厚,之后在7000万年的时光里逐渐消散了。

来自加州斯克里普斯海洋研究所的James Day表示,这一大气形成过程或许能解释月球表面上水和其他挥发性物质的分布以及它们从月球内部的失去。它还有助于理解行星大气层是如何形成的。

两次最大的气体喷发大约分别发生在38和35亿年前。阿波罗15号和17号的宇航员们探索了这些熔岩海洋的边缘,他们收集的样本不仅提供了火山喷发的年代,也提供了喷发的月球熔岩中含有气体的证据。

新科学家网站相关报道

NASA的Needham说道:“在月球火山喷发的过程中,释放出的水的总量接近两个太浩湖的容量。虽然这些气体大部分已经消失在太空中了,但有一些可能留在了月球两极。这意味着我们在月球两极看到的月球极地挥发物可能起源于月球内部。”而David Kring指出:“这项工作完全改变了我们对月球的看法——从一个密不透风的岩石块到一个曾经有过大气层的天体。”当月球有着这层大气层时,它离地球的距离只有现在的三分之一,地球所看到的月亮也是现在的三倍大。

这项发现对未来的月球勘探有着重大意义。Needham和Kring的分析认为那些挥发物可能进入了月球两极,这可能为以后的探月计划提供合适的物资来源。被困在冰块沉积物中的挥发物可以为月球表面的宇航员提供空气和燃料,也可以为月球以外的任务提供燃料。

在过去的十年中,人类对月球表面挥发性物质的研究已经加强。这些物质可以提供一些线索,让人类更加了解月球的历史,同时,这些挥发性物质还可以为月球表面活动提供必要的现场资源。目前,NASA的资源勘探者,正在开发与探索适用于科学分析和回收的挥发性沉积物的性质和分布。

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