阿波羅任務月岩揭開月球稀薄大氣之謎！

由於有許多不同的過程會撞擊月球土壤，為月球外氣層提供物質。長久以來，我們一直不清楚其主要來源究竟為何？麻省理工學院的宇宙化學家妮可．喜柯．聶（Nicole Xike Nie）和她的同事，藉由分析阿波羅任務（Apollo missions）期間所採集的月岩樣本，在《科學進展》（Science Advances）期刊中指出：微隕石撞擊為月球大氣貢獻了最多的原子。

「使用阿波羅任務帶回的樣本既是種榮幸，也是獨特的科學機會。這些樣本代表了人類首次直接探索另一個天體。」聶如此表示：「雖然阿波羅的樣本是在五十多年前收集的，但對科學研究來說仍然極為寶貴。」

開採月球岩石

阿波羅太空人帶回地球的月球岩石和土壤樣本，永遠改變了我們對月球的認識。樣本分析方法的重大進步，讓這些樣本重新成為重要的科學數據。聶的團隊使用了五個不同著陸點的十個不同樣本，來自這些樣本的部分月球岩石粉末總共只有50毫克。聶說，即使是少量帶回的樣本，也「提供了大量資訊」。

研究小組利用鉀和銣的同位素，尋找岩石粉末中不同類型太空風化的化學指紋，這兩種元素對月球上的太空風化特別敏感。「同位素」是質子數相同、但中子數不同的元素。這些原子具有許多相同的化學和物理性質，但質量略有不同。

與月球土壤相比，外氣層可能含有較輕的鉀和銣同位素。而且每次的風化過程，都會在土壤中留下不同的重同位素混合物。研究人員能根據樣本中同位素的混合狀態，追蹤了外氣層影響最大的過程。

過去的研究顯示，來自太陽的紫外線會回收重回月表面的外氣層原子，但對外氣層的貢獻不大，因此聶和她的團隊專注於研究微隕石和太陽風。

太空天氣模式

微隕石撞擊似乎是最大的貢獻者。這些微小的隕石通常重量不到1克，而且是從更大的天體上剝落下來。微隕石每天都在不斷撞擊月球表面。這些撞擊非常劇烈，以至於撞擊點的溫度達到攝氏2000至6000度。撞擊使月球土壤融化並蒸發到外氣層中，就像水變成蒸氣一樣。

第二個最具影響力的過程與太陽風有關，它以高能量粒子流的形式從太陽流出，碰撞途中所經的所有物體。雖然地球有強大的磁場保護，但月球就沒那麼幸運了。除了月食期間之外，月球都處於這種電漿（主要是質子）的掃射之下。碰撞後，這些質子將能量傳遞給月球土壤中的原子，並使它們飛離月球表面。

聶和她同事的研究首次證實，隕石撞擊是外氣層的主要貢獻者，她表示：「這占了外氣層成分的 70% 以上，而太陽風濺射的貢獻約為 30% 或更少。」

「這項研究加深了我們對月球大氣動力學和表面演化的認識，也能幫助我們對近地天體表面進行更廣泛的研究。」領導美國航太總署（NASA）歐西里斯－APEX（OSIRIS-APEX）任務團隊的亞利桑那大學行星科學家丹妮．門多薩．德拉吉爾什蒂納（Dani Mendoza DellaGiustina）這麼說道： 「愈來愈多的證據顯示，微隕石撞擊是造成觀測到太陽系內側天體太空風化的主要原因──不僅在月球上，在小行星上也是如此。」

接下來，聶還想研究月球土壤中的其他同位素。同樣的方法也可以應用於新的月球樣本，像是中國嫦娥六號任務帶回的樣本，以及從太陽系其他天體帶回的樣本，例如日本預定於2026年發射的太空任務目標：火衛一（Phobos）。

「了解不同行星天體的太空環境，對規劃未來任務和進行更廣泛的太空風化研究來說非常重要，」聶說：「如果人類決定未來要在其他行星上生存，這些知識將更是不可或缺。」

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