月球发出奇异的光？竟然是来自月球“尘暴”……

月球发出奇异的光？竟然是来自月球“尘暴”……

你知道月亮的背面是什么样子的吗？由于月球自转周期恰好等于公转周期，月球始终有一面背向地球，几千年来地面上的人们始终无缘得见月球背面的真容。1959年苏联发射的月球3号探测器在飞越月球时第一次拍下了月球背面的照片，此后几十年里人类对月球背面进行过多次遥感探测，包括中国嫦娥计划在内的多个探测器飞临月球背面，获得了大量数据。

嫦娥四号今年下半年将开展对月球背面的原位探测，虽然此前玉兔号探测器顺利完成了月球正面的原位探测任务，然而月球背面环境与正面相比还有很多区别。其中，月球尘埃的侵袭就是必须面对的一个重要问题。月球的尘埃环境是怎样的？这要从阿波罗17号宇航员看到的发光现象说起。

1972年的一天，当阿波罗17号处在月球背阳面的轨道上，太阳还在月球的地平线之下时，宇航员尤金·塞尔南正在观测太阳大气。

塞尔南确实观测到了太阳大气发出的微弱的光芒，但是他也发现了一个奇异的现象：就在太阳升起前，月球地平线上出现了一道细长的新月状的明亮光线，就像地球上日出和日落时地平线上出现的情景。地球上因为大气中的水分和灰尘对太阳光线的散射造成地平线上的发光现象。而月球上几乎没有大气，或者说月球大气非常稀薄，甚至气体分子之间极少发生碰撞。如此稀薄的大气是不可能产生这样的光线散射的。

然而，更为奇异的是，月球地平线发光的现象并不是总能被观测到。阿波罗16号上的宇航员肯·马丁利做了相似的太阳大气观测，但是没有观测到月球地平线发光的现象。同时，在阿波罗15和17号的日冕观测照片上都能发现月球地平线特别的明亮，而阿波罗16号的日冕观测照片上却找不到同样的现象。

其实这神奇的散射光来自月球“尘暴”。月球表面覆盖着一层很厚的尘埃颗粒，是数亿年中月球表面反复受陨石撞击形成的，主要由晶质颗粒与较大的火成岩碎块、玻璃质碎片及微量金属颗粒组成。月尘颗粒非常细小，平均尺寸在45~100微米之间。月尘具有极强的吸附能力、材料磨损能力和穿透能力。细小的月尘会附着在执行出舱任务的航天员的航天服表面，被带回登月舱内部，甚至直接渗透进航天服中，对宇航员的健康产生极大损害。

月尘的特性是由其携带的电荷造成的。月球表面没有大气和磁场的保护，长期遭受来自空间的等离子体轰击，其中热电子会在具有低介电系数和介电损耗月球尘埃颗粒上累积。在有光照的情况下，尘埃颗粒发射出的光电子会带走多余的负电荷，将月尘电位维持在几伏特左右，所以月球的向阳面不会有“尘暴”现象。

而在月球的背阳面，因为没有光照，电子将在月尘颗粒上不断积累，可能使尘埃颗粒具有几百伏特至上千伏特的负电位。带电的尘埃粒子相互排斥漂浮在月球表面，在空间等离子体环境恶劣的情况下甚至能达到几十公里高度，形成名副其实的月球“尘暴”，对月球着陆任务的安全造成威胁。

加强尘暴——与地球磁层的“约会”。月球背阳面的“尘暴”等级受空间中的等离子体的影响，那么月球遭受的等离子体环境情况如何呢？

大多数时间里，月球沉浸在太阳风等离子体环境中，其中的热电子通量并不高，月尘带电效应也不显著。然而在满月前后五天左右的时间内，月球会穿越太阳风在地球背阳面形成的长长腔体——地球磁尾。这一区域受太阳风和地球磁场的双重影响，等离子体环境更加复杂、恶劣，中心区域等离子体温度比太阳风高一到两个量级。

对于嫦娥四号着陆器来说，这既是一个挑战也是一个机遇。根据嫦娥三号任务获得的月球表面环境数据，研究人员可以更为准确地模拟月球尘埃对着陆器造成的影响，并进行一系列地面验证实验，最终改进嫦娥四号着陆器的防尘设计，以保障运行安全。

结语。月球表面最恶劣的环境是怎样的？月球背面尘埃在磁尾区域内会经历怎样的充放电过程？由于缺少原位探测，时至今日这依然是有待研究的课题。相信嫦娥四号的探测将带领我们探寻更多的未知。