谁“点燃”了月球上的神秘光点?

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所属分类:球类运动

来源:中国国家天文

阿波罗的宇航员看到了什么?

1972年12月10日,就在“阿波罗”17号准备降落到月球表面的时候,登月舱驾驶员哈里森·施密特和地面通信员之间发生了这样一幕。

宇航员:“嘿,我刚刚看到在月球表面有一道闪光。”
地面通信员:“哦,是吗?”
宇航员:“就在马尔迪环形山(Grimaldi)北面,你可以看看月震仪上是否有东西,很小的撞击就可能会产生相当多的可见光。”

地面通信员:“好的。我们查一下。”
宇航员:“在那个环形山附近有一个明亮的小闪光,然后在它北边有另外一个。在北面非常清晰得有一个弱的闪光。”
地面通信员:“在地图上你看到的位置画个X怎么样。”

这是一段真实通话记录。施密特震惊地发现月球表面连续发生了两次神秘闪光现象。也许外星人爱好者会马上联想到外星人的信号之类的,但是施密特立刻判断出这应该是流星撞击到月球表面发生的闪光,并且要求地面通信员核实月震仪上是否有对应的月震信号。非常遗憾的是,我们没有查找到月震仪的相关记录,这次的目视观测只能被记录为高度疑似流星撞击月球事件,而不是人类首次有确定证据地观测到流星撞击月球。

科学让神秘闪光不再神秘

那么,这种月球闪光是确实存在的吗?它常见吗?又是如何形成的呢?

现在,这种流星体或其他微小天体撞击月球而发生的闪光已经被科学界命名为月球撞击闪光。针对这种现象,科学界开展了观测和研究,找到了一些确切的观测证据。

1993年,梅洛什·杰伊(Melosh, H。 Jay)等人通过分析认为,流星体高速撞击月球表面会产生等离子体羽流和光学辐射,在地面上可以观测到1米以下直径流星体撞击月球产生的闪光。1999年狮子座流星雨期间,西班牙的欧提兹·路易斯(Ortiz, J.Luis)等人成功观测到了5个月球撞击闪光事件。

此后,来自其它流星雨的月球撞击闪光事件也陆续被各国科学家探测到。系统的搜索表明,100克左右的流星体会产生从地面看上去9等左右的闪光。而这种闪光不但不像它听起来和看起来那么浪漫,还充满了破坏力。

宇宙中微小天体数不胜数,月球没有地球这么幸运,没有磁场,没有大气层,因此即使最微小的流星体,也会毫不减速直接撞击到月球表面,形成电光石火。从地球轨道卫星的照片或者回收的部件上,我们经常能看到失去大气保护后微小的流星体造成的损害。

我们还可以用子弹的威力来类比:子弹的威力取决于其动能,AK47枪支的枪口动能是1980焦耳,速度24千米/秒的流星体只需要7毫克就可以达到同样的动能,而当流星体速度为72千米/秒时,只需要0.8毫克。也就是说,如果人类在月球表面建立长期基地并在月面频繁活动,非常微小的流星体都会对月表设施和航天员造成威胁。

为了解来自流星体的威胁,就需要对流星体的流量分布进行研究,也就是研究单位时间内会有多大质量,以及多大体积的流星体打到地球的单位面积上。

NASA在开始实施“星座计划”时,就意识到了流星体对长期驻留月面的载人登月计划的威胁,于2005年启动了流星体撞击月球闪光事件的系统性监测,以便更好地了解流星体的分布,从而指导月球太空船、太空服和月面系统的防护设计。到了2018年4月,这项计划共探测到了435次撞击闪光事件。

西班牙的韦尔瓦大学和西班牙国家研究委员会安大路西亚天体物理研究所,从2009年开始联合实施月球撞击闪光监测计划(MIDAS),与NASA的监测计划不同,他们主要在流星雨期间进行观测,以提高发现几率。

这两个计划都采用35.5厘米小口径的爱好者望远镜和CCD摄像机的组合,每次使用两台以上望远镜同时观测月球的暗面,以排除噪声等假信号的影响。NASA对截止2015年探测到的月球撞击闪光的星等分布进行了统计,显示绝大多数的事件中,目视星等暗于6等,也就是说肉眼不可见,这就解释了为什么以前这类事件没有被发现。

那些有名的月球撞击闪光事件

在二十多年来的月球撞击闪光观测过程中,不乏引人瞩目的事件。

2013年3月17日03:50:54.312(UTC),NASA的月球撞击监测计划探测到了开启8年以来最亮的撞击闪光事件,这次事件的R波段峰值为(3.0±0.4)星等,对应7.1×106焦耳的发光能量,撞击闪光的位置在月表20.60°±0.17°N、23.92°±0.30°W。由于发生在室女座复合流星雨期间,因此可以假设其速度为25.6千米每秒,撞击高度角为56°,由此能够推断出这次撞击产生的陨石坑内部直径在9至15米之间,边缘直径在12至20米之间。

随后,通过对比月球勘测轨道飞行器于2012年2月12日和2013年7月28日对该位置拍摄的图像,科学家们在撞击产生的陨石坑附近发现了新的撞击坑,新的撞击坑位于0.7135°N、24.3302°W,边缘直径为18米,内部直径15米,比原来撞击产生的陨石坑更大。这证明了NASA月球撞击监测计划的观测和数据处理的可靠性,同时,地面的监测信息也为研究撞击坑提供了更多的数据支持。研究人员还提出,与主撞击坑相比,溅射物的范围要大得多,在溅射范围内都可能对探月的航天器、设施和人员造成危害,因此,溅射物对月球探测活动或其他探月设施的危害更大,在设计探月计划时需要考虑这个因素。

这一撞击事件不久,撞击闪光的亮度记录就被刷新了。西班牙的MIDAS计划于2013年9月11日20:07:28.68(UTC)记录到了峰值亮度2.9±0.2星等的闪光事件,这次事件持续了8.3秒。2014年3月16日,月球勘测轨道飞行器发现了20130911事件对应的陨石坑,陨石坑的位置与MIDAS团队公布的位置仅仅相差2千米,陨石坑边缘直径为34米。

不过,迄今为止最引人瞩目的一次月球撞击闪光事件是2019年1月21日发生的,虽然这次撞击闪光的峰值亮度为4.2星等,远远比不上20130317和20130911,但由于这次事件发生在月全食期间,很多天文学家和天文爱好者都把目光和镜头对准了月球,所以得到了众多关注,媒体也纷纷报道,使月球撞击闪光这一现象为广大公众所了解。

作者简介

王慎,国家天文台高级工程师,长期从事空间天文技术研究。四川大学光学专业学士,中国科学院光电技术研究所光学技术专业硕士,北京理工大学光学工程专业博士。

曹莉,国家天文台高级工程师。南京大学天文学学士,中国科学院大学天体物理学硕士,天文技术与方法博士。

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