近来一个新的发现令所有的行星科学家感到意外,我们竟然在月球上发现了氧化铁(Fe2O3),也就是我们在地球上常见的铁锈竟然出现在了月球上,而且数量还不少,这些氧化铁广泛存在于岩石矿物中。
这项研究发表在了《Science Advances》期刊上。
虽然月球是离我们最近的天体,我们对它的研究最多、理解也最为深刻,有时我们会觉得这颗天体对我们来说已经没有多少秘密了,毕竟我们曾经还站在了这颗星球上。
但是现在看来一个小小的月球还包含着很多的未知等着我们去探索。以前我们认为按照月球的条件来说,是不应该存在水的。
但是事实证明月球的高纬度地区、尤其是极地区域的陨石坑中广泛存在被冻结的水冰,这项发现为我们理解其他没有大气的行星是否存在水资源提供借鉴。
上图中红色的地方就代表了赤铁矿的分布情况。
水的存在就让科学家开始猜测,这些水是否会与月球上的矿物也就是岩石发生反应,于是就着手开始调查。
利用搭载在印度月船1号轨道飞行器上的月球矿物学制图仪(M3)对月球表面的岩石进行光谱所扫描,通过分析光谱数据,却意外发现了月球上有赤铁矿。
我们知道美国在阿波罗任务中带回来很多的月球岩石样本,但是通过分析都没有发现有氧化铁存在的迹象。
原因是这次发现的氧化铁基本上都存在高纬度地区,且分布比较广泛,所有科学家说月球生锈了。
相信你也和科学家一样感到意外,月球为何会存在氧化铁呢?难道月球以前有过氧气?
我们知道铁这种元素极易和氧气发生反应,你看在地球上存在的铁基本上都以Fe2O3、FeO的形式保存了起来,自然状态下铁原子根本无法单独存在。
就算是人类练出来的纯铁,放着不管,它也会以Fe2O3的形式逐渐回归自然,这是因为地球上有太多的氧气而且还十分潮湿。
那么月球呢?有水,但完全没有大气,更何况是氧气,而这些水中的氧原子也不足以和铁发生反应。那月球上的铁是如何被氧化的呢?
你可能会认为,月球起源于地球,当年那颗行星和地球相撞以后把地球上大量的物质甩出了地表,并且在地球轨道上凝聚形成了月球。
而地球上本身就存在赤铁矿,这是不是就解释了月球赤铁矿的来源呢?如果真是这样的话,那么月球上的赤铁矿应该分布是大致均匀的,不会都集中在高纬度地区。
而且有一点更为重要的是,月球没有磁场,常常会被太阳风粒子,其中存在大量的氦-3、以及氢的同位素轰击。
氢撞击氧化铁这是一个很强的还原反应,会把氧化铁变为铁和水。因此在漫长的数十亿年间,月球表面应该早就不存在氧化铁了。
因此,只能说明,月球自身存在一种能够将铁氧化的机制。也就是说,月球上必须存在氧气。
不过这次的发现显示,氧化铁基本上存在于月球面向地球的一面。所以科学家认为是地球的氧气跑到了月球上,将月球的铁氧化。
地球氧气跑到月球?氧气那么重,大部分存在于低层大气,从地表越往上走氧气就越稀薄,甚至是无法呼吸,而月球距离地球38万公里,完全超出了地球大气所能触及的范围,科学家不会是开玩笑吧。
其实并没有,氧气还确实能跑到月球,其实地球的大气层越往上就会变得非常的弥散,根本就没有一个严格的停止线。
一些比较轻的气体,例如氢气、氦气,它们还真能脱离地球引力的束缚以单个分子的形式跑到月球。但氧气想要自己跑过去是不可能的。它还需要借助另外一个机制。
月球每个月都会从太阳与地球的连线一侧经过,一年可能会有一两个进入地球的阴影形成月食,如果没有进入地球的阴影,我们就会看到满月。
不过不管月球有没有进入地球的阴影,它都会经过地球的磁尾。这个磁尾正是太阳风拂过地球的时候形成,而太阳风也不完全会被地球的磁场挡住,它也会撞击到地球高层大气的空气分子,给它们提供动能,并且以很快的速度逃逸地球。
所以当月球经过磁尾的时候,既有非常稀少的氧原子到达月球表面。数十亿年间,长此以往,再加之月球高纬度地区有水的存在,就逐渐氧化了月球表面的铁。
那有没有证据表明地球的氧气被吹到了月球呢?还真有,在此之前日本的绕月轨道飞行器已经发现了地球氧气逃逸到月球的证据。
因此,没有错!地球把月球上的铁给氧化了。导致了月球“锈迹斑斑”。
不过科学也猜测月球的背面应该也存在微量的氧化铁,这些氧化铁可能只是由水导致的。
这次的发现虽然不是什么未解之谜,也不至于刷新人们的认知,但它再次告诉我们,月球还有很多的秘密我们不知道,也告诉了我们地球无时无刻都在影响着月球的演化。
科学家们也希望在未来的月球任务中,能够将这些赤铁矿带回地球,进行近距离的分析研究,一是能证实这次的发现没有错。
而是这些赤铁矿中的氧来自于地球,它也许还能为我们揭示地球大气在历史上的演化过程。