【新知關(guān)鍵詞：月球大氣層】

浩瀚宇宙，星辰萬千，地球因能孕育生命而成為了其中特別的那個(gè)。然而研究表明，大約45億年前，地球剛剛誕生之時(shí)，熔巖橫流，毒氣彌漫，直到藻類生長(zhǎng)，氮氧混合的大氣層形成，生命才有了適宜的進(jìn)化環(huán)境。那么地球是唯一一個(gè)擁有大氣層的星球嗎？美國(guó)國(guó)家航空航天局NASA最新發(fā)現(xiàn)，大約30到40億年前，月球也曾擁有大氣層。

月球在蒸發(fā)強(qiáng)度下形成了金屬大氣層

據(jù)外媒“科學(xué)新聞”網(wǎng)站報(bào)道，人們印象中的月球荒涼一片，毫無生氣，沒有大氣層，只有山脈、高原、隕石坑、數(shù)不盡的巖屑和月塵。然而，NASA的最新研究表明，古代月球并不是這樣，它曾擁有大氣層。

古代火山活動(dòng)噴出的氣體在月球表面至少逗留了7000萬年以上。彼時(shí)，超音速的狂風(fēng)，在月球的巖漿海洋中掀起滔天巨浪，厚厚的金屬大氣層包裹著嬰兒期的月球。

為計(jì)算這層大氣的厚度，科學(xué)家提出一種全新算法，專門計(jì)算幼年時(shí)期的太陽(yáng)、地球和月球是如何以自身熱量蒸發(fā)月球表面的液態(tài)金屬，使得月球的金屬大氣層和火星大氣層一樣厚。該算法模型后來公布于美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)和美國(guó)能源部資助建立的“預(yù)印本系統(tǒng)網(wǎng)站”上，為解釋月球如何形成，以及研究近地球行星提供一種測(cè)試方案。

大多數(shù)行星科學(xué)家認(rèn)為，大約45億年前，一個(gè)與火星差不多大小的“原行星”與地球相撞。撞擊將熱量、熔漿糅合到行星碎片中，最后進(jìn)入地球軌道，在繞行中逐漸冷卻，形成了現(xiàn)在的月球。

可以想象，月球表面原本是一片深不見底、無邊無際的巖漿海洋。一場(chǎng)意外碰撞使得它的表面溫度上升至2000攝氏度以上，全身閃閃發(fā)光，如同一顆紅矮星。在格林貝爾特的NASA戈達(dá)德航天中心，科學(xué)家普拉博·薩克塞納和他的同事指出，遠(yuǎn)古月球不僅有巖漿海洋的熱量，還會(huì)從地球和太陽(yáng)上接受熱輻射。模型計(jì)算的結(jié)果，不僅顯示了月球在這種蒸發(fā)強(qiáng)度下形成了金屬大氣層，而且還揭示了這層大氣和巖漿海洋相互作用的新細(xì)節(jié)。

濃厚的重金屬元素到處都是

但很快就土崩瓦解

輻射和熱量蒸發(fā)了巖漿海洋中的揮發(fā)性金屬原子，形成了厚度僅為地球大氣層十分之一的月球大氣層。在模型研究中，為了簡(jiǎn)化過程，科學(xué)家選擇了金屬鈉——一種月球上含量豐富，且易揮發(fā)的元素作為金屬大氣成分的代表。

只要巖漿海洋保持液態(tài)，月球大氣就會(huì)不斷地從海洋接受到新汽化的鈉原子，并帶著它們?cè)诳罩辛鬓D(zhuǎn)。此外，在月球朝向地球的那面，溫度高達(dá)1700攝氏度，而背面則低至零下150攝氏度，無比寒冷。極端溫差在遠(yuǎn)古月球的表面形成了1公里／秒的狂風(fēng)，在巖漿中吹出波浪，加速了蒸發(fā)汽化的過程。

由于這些氣體迅速上升到月球地表以上，其積累的速度超過了宇宙逃逸速度，從而形成了月球大氣層。而當(dāng)狂風(fēng)到達(dá)炎熱與極寒的交接地帶時(shí)，大氣層會(huì)凝結(jié)，形成一團(tuán)鈉雪。如此循環(huán)了1000年后，巖漿海洋才逐漸冷卻成巖石地殼，而一旦這個(gè)熱騰騰的儲(chǔ)液罐不在了之后，整個(gè)月球大氣層就會(huì)慢慢坍塌。

薩克塞納稱，遠(yuǎn)古月球就像在開派對(duì)的星球一樣，濃厚的重金屬元素到處都是，但卻很快就土崩瓦解。在加州莫菲特場(chǎng)的NASA阿姆斯研究中心，研究員凱文·贊爾認(rèn)為，這層月球大氣來得快，去得也快，其形成推論聽上去似乎合情合理，值得研究和測(cè)試。他指出，在推測(cè)范圍內(nèi)，月球大氣的存在是被允許的，但他并不確定，模型測(cè)試的所有結(jié)果都可信。比如，得首先確定當(dāng)時(shí)的地球和月球都沒有發(fā)展出潮濕的水環(huán)境。如果失去了某些條件作為前提，那么極端溫度差、狂風(fēng)以及鈉循環(huán)的存在都只是空談。

對(duì)月球揮發(fā)性物質(zhì)的探索

可能有助于獲得地球形成的關(guān)鍵線索

為了重申美國(guó)在太空領(lǐng)域領(lǐng)先的科研地位，NASA太陽(yáng)系研究所成為了該項(xiàng)研究的主要資助方。新發(fā)現(xiàn)也不負(fù)眾望，極大地改變了人們的認(rèn)識(shí)，證明了月球并非一直是“真空世界”。

研究者說，大約在35億年前，月球的火山活動(dòng)達(dá)到頂峰，金屬大氣層在這段時(shí)間中也最為活躍和厚重。在NASA的阿波羅15號(hào)和17號(hào)任務(wù)中，宇航員探索了月球上遠(yuǎn)古巖漿海洋的邊界，并收集到了數(shù)十億年前火山噴發(fā)的巖石樣本。

樣本顯示，這些區(qū)域的巖石中含有氣體成分，包括一氧化碳、水、硫化物以及其他揮發(fā)性物質(zhì)。NASA馬歇爾航空飛行中心的科學(xué)家指出，盡管大部分氣體已經(jīng)消失在太空中，但相當(dāng)一部分可能還積存于月球的兩極。這意味著，如今人們看到的月球極地?fù)]發(fā)物很可能源于嬰兒期月球的內(nèi)部。隨后在7000萬年的時(shí)間里，這層金屬大氣最終輸送給了太空。

在美國(guó)月球和行星研究所，高校空間研究協(xié)會(huì)會(huì)長(zhǎng)，資深科學(xué)家戴維·A·克林博士指出，新研究顛覆了人們對(duì)火星大氣和月球大氣的對(duì)比認(rèn)知。NASA表示，對(duì)月球揮發(fā)性物質(zhì)的探索可能有助于獲得地球形成的關(guān)鍵線索。在接下來的研究，如“獵戶座”載人飛船發(fā)射和宇宙空間礦物探索任務(wù)中，科學(xué)家希望更好地弄清楚月球表面揮發(fā)性沉積物的性質(zhì)和分布。

本版文并供圖/羅春曉