【新知關鍵詞：月球大氣層】

浩瀚宇宙，星辰萬千，地球因能孕育生命而成為了其中特別的那個。然而研究表明，大約45億年前，地球剛剛誕生之時，熔巖橫流，毒氣彌漫，直到藻類生長，氮氧混合的大氣層形成，生命才有了適宜的進化環(huán)境。那么地球是唯一一個擁有大氣層的星球嗎？美國國家航空航天局NASA最新發(fā)現(xiàn)，大約30到40億年前，月球也曾擁有大氣層。

月球在蒸發(fā)強度下形成了金屬大氣層

據(jù)外媒“科學新聞”網(wǎng)站報道，人們印象中的月球荒涼一片，毫無生氣，沒有大氣層，只有山脈、高原、隕石坑、數(shù)不盡的巖屑和月塵。然而，NASA的最新研究表明，古代月球并不是這樣，它曾擁有大氣層。

古代火山活動噴出的氣體在月球表面至少逗留了7000萬年以上。彼時，超音速的狂風，在月球的巖漿海洋中掀起滔天巨浪，厚厚的金屬大氣層包裹著嬰兒期的月球。

為計算這層大氣的厚度，科學家提出一種全新算法，專門計算幼年時期的太陽、地球和月球是如何以自身熱量蒸發(fā)月球表面的液態(tài)金屬，使得月球的金屬大氣層和火星大氣層一樣厚。該算法模型后來公布于美國國家科學基金會和美國能源部資助建立的“預印本系統(tǒng)網(wǎng)站”上，為解釋月球如何形成，以及研究近地球行星提供一種測試方案。

大多數(shù)行星科學家認為，大約45億年前，一個與火星差不多大小的“原行星”與地球相撞。撞擊將熱量、熔漿糅合到行星碎片中，最后進入地球軌道，在繞行中逐漸冷卻，形成了現(xiàn)在的月球。

可以想象，月球表面原本是一片深不見底、無邊無際的巖漿海洋。一場意外碰撞使得它的表面溫度上升至2000攝氏度以上，全身閃閃發(fā)光，如同一顆紅矮星。在格林貝爾特的NASA戈達德航天中心，科學家普拉博?薩克塞納和他的同事指出，遠古月球不僅有巖漿海洋的熱量，還會從地球和太陽上接受熱輻射。模型計算的結果，不僅顯示了月球在這種蒸發(fā)強度下形成了金屬大氣層，而且還揭示了這層大氣和巖漿海洋相互作用的新細節(jié)。

濃厚的重金屬元素到處都是

但很快就土崩瓦解

輻射和熱量蒸發(fā)了巖漿海洋中的揮發(fā)性金屬原子，形成了厚度僅為地球大氣層十分之一的月球大氣層。在模型研究中，為了簡化過程，科學家選擇了金屬鈉――一種月球上含量豐富，且易揮發(fā)的元素作為金屬大氣成分的代表。

只要巖漿海洋保持液態(tài)，月球大氣就會不斷地從海洋接受到新汽化的鈉原子，并帶著它們在空中流轉。此外，在月球朝向地球的那面，溫度高達1700攝氏度，而背面則低至零下150攝氏度，無比寒冷。極端溫差在遠古月球的表面形成了1公里／秒的狂風，在巖漿中吹出波浪，加速了蒸發(fā)汽化的過程。

由于這些氣體迅速上升到月球地表以上，其積累的速度超過了宇宙逃逸速度，從而形成了月球大氣層。而當狂風到達炎熱與極寒的交接地帶時，大氣層會凝結，形成一團鈉雪。如此循環(huán)了1000年后，巖漿海洋才逐漸冷卻成巖石地殼，而一旦這個熱騰騰的儲液罐不在了之后，整個月球大氣層就會慢慢坍塌。

薩克塞納稱，遠古月球就像在開派對的星球一樣，濃厚的重金屬元素到處都是，但卻很快就土崩瓦解。在加州莫菲特場的NASA阿姆斯研究中心，研究員凱文?贊爾認為，這層月球大氣來得快，去得也快，其形成推論聽上去似乎合情合理，值得研究和測試。他指出，在推測范圍內(nèi)，月球大氣的存在是被允許的，但他并不確定，模型測試的所有結果都可信。比如，得首先確定當時的地球和月球都沒有發(fā)展出潮濕的水環(huán)境。如果失去了某些條件作為前提，那么極端溫度差、狂風以及鈉循環(huán)的存在都只是空談。

對月球揮發(fā)性物質(zhì)的探索

可能有助于獲得地球形成的關鍵線索

為了重申美國在太空領域領先的科研地位，NASA太陽系研究所成為了該項研究的主要資助方。新發(fā)現(xiàn)也不負眾望，極大地改變了人們的認識，證明了月球并非一直是“真空世界”。

研究者說，大約在35億年前，月球的火山活動達到頂峰，金屬大氣層在這段時間中也最為活躍和厚重。在NASA的阿波羅15號和17號任務中，宇航員探索了月球上遠古巖漿海洋的邊界，并收集到了數(shù)十億年前火山噴發(fā)的巖石樣本。

樣本顯示，這些區(qū)域的巖石中含有氣體成分，包括一氧化碳、水、硫化物以及其他揮發(fā)性物質(zhì)。NASA馬歇爾航空飛行中心的科學家指出，盡管大部分氣體已經(jīng)消失在太空中，但相當一部分可能還積存于月球的兩極。這意味著，如今人們看到的月球極地揮發(fā)物很可能源于嬰兒期月球的內(nèi)部。隨后在7000萬年的時間里，這層金屬大氣最終輸送給了太空。

在美國月球和行星研究所，高?？臻g研究協(xié)會會長，資深科學家戴維?A?克林博士指出，新研究顛覆了人們對火星大氣和月球大氣的對比認知。NASA表示，對月球揮發(fā)性物質(zhì)的探索可能有助于獲得地球形成的關鍵線索。在接下來的研究，如“獵戶座”載人飛船發(fā)射和宇宙空間礦物探索任務中，科學家希望更好地弄清楚月球表面揮發(fā)性沉積物的性質(zhì)和分布。

本版文并供圖/羅春曉