■ 吳雨霖

沒有大氣層的世界，怎么會有電離層？別懷疑，月球就是有辦法做到！研究月球的科學(xué)家對于月球為何會有電離層已經(jīng)傷透了腦筋，但是現(xiàn)在，這個問題或許有了答案。

首先來談?wù)労沃^電離層。電離層是大氣層被太陽射線電離的部分，它是磁層的內(nèi)界。每個有大氣層的類地行星都有電離層。在這些巖質(zhì)行星的上空，大氣與太空的交界處，來自太陽的紫外輻射將空氣分子游離化，使得此處充滿帶電氣體，這就是電離層。在電離層中，陽光電離大氣分子與離子重新捕獲自由電子的過程平衡。一般來說高度越高大氣約稀薄，則電離過程約占上風(fēng)。在地球上，電離層對通訊和航行很重要。例如：電離層可反射無線電波，使地面上的短波電臺將信息傳遞到很遠(yuǎn)的另一個接收站內(nèi)。電離層也會彎曲或散射來自GPS衛(wèi)星的信號，有時會讓你的GPS出錯，沒偵測到正確的位置信息。

20世紀(jì)70年代，俄羅斯的“月球19”號和“月球22”號宇宙飛船首度偵測到月球電離層的證據(jù)。當(dāng)它們以貼近月表的軌道環(huán)繞月球時，飛船感應(yīng)到有帶電物質(zhì)散布在離月表數(shù)十千米高的地方，帶電物質(zhì)密度最多可達每立方厘米1000個電子的程度，大約是任何理論可解釋的1000倍以上。在月球掩過遙遠(yuǎn)電波源的過程中，電波信號穿過月球邊緣的瞬間，電波天文學(xué)家也發(fā)現(xiàn)月球電離層存在的證據(jù)。

“月球沒有大氣層”這個事實，與“月球具有電離層”這個現(xiàn)象相互矛盾，深深困擾月球科學(xué)家。然而，或許月球也不是完全沒有大氣層呢！月球內(nèi)部放射性元素衰變過程中所釋出的氣體有部分滲至月表；流星體和太陽風(fēng)也會為月表帶來一些原子。但是，這些方式帶來的氣體都非常稀薄，許多研究學(xué)者拒絕承認(rèn)這叫做月球大氣層，因為這個月球外氣層的密度只有地球的1/1017，根本不足以解釋月球電離層的濃度。

40年過去了，有關(guān)月球電離層的謎題有了一個不一樣的解答。戈達德太空飛行中心的蒂姆·斯塔布于2011年年年初提出他的看法：可能是月塵惹的禍！年僅30的斯塔布，在發(fā)現(xiàn)月球電離層時甚至還沒出生呢！但是，他在研讀“阿波羅15”號航天員的記錄時，發(fā)現(xiàn)其中一段提到他們看到月球地平線上空有片奇異的光輝，許多研究人員認(rèn)為這些航天員看到的應(yīng)該是月塵。月表是個極度充滿塵埃的環(huán)境，這些懸浮的塵粒會散射日出時或日落時的陽光，在月球地平線附近形成曙光或暮光。

斯塔布和他的同事們發(fā)現(xiàn)，月表上空飄浮的塵粒可以為電離層提供答案，太陽光的紫外線同時射向了電離層和浮塵，而塵粒會被太陽的紫外輻射游離。根據(jù)他們的計算，這種游離過程足以提供足夠的帶電粒子（陽性顆粒周圍的負(fù)電子），從而形成所觀測到的電離層。

電離層是由塵粒所形成的，而非氣體所構(gòu)成，這對行星科學(xué)研究而言，是個非常新穎的點子。沒人知道這種現(xiàn)象在月表上有無晝夜的區(qū)別，或是會否隨著太陽活動周期而變化，甚至?xí)粫绊懙轿磥碓谠虑虮砻孢M行的電波通訊與航行的工作。美國航空航天局目前正在繞月飛行的ARTEMIS探測器，以及計劃在2013年發(fā)射的LADEE宇宙飛船，或許可以解答這已懸宕了40年的謎題。