嫦娥四號是我國探月工程二期發(fā)射的月球探測器,也是人類第一個在月球背面著陸的探測器,根據(jù)一項近日發(fā)表在《科學(xué)進展》上的新研究,科學(xué)家通過對來自嫦娥四號的探測數(shù)據(jù)進行研究后發(fā)現(xiàn),對于我們?nèi)祟悂碇v,月球的“早晨”更加安全。下面我們就來看看這具體是怎么回事。
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在地月空間中,存在著一種看不見、摸不著、卻幾乎無處不在的威脅——來自銀河系深處的高能粒子,它們被稱為“銀河宇宙射線”,大多是高速運動的質(zhì)子,其能量極高,可以穿透宇航服甚至人體組織,對DNA造成損傷。
地球有一個強大的磁場,它像一個巨大的保護罩一樣,把這些高能粒子擋在外面,但如果離開這個“保護罩”,人類就會暴露在這些高能粒子的轟擊之下。
在過去很長一段時間里,人們都普遍認為,只要離開了地球磁場的保護范圍,宇宙射線在地月空間中大致是均勻分布的。
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然而此次基于嫦娥四號的數(shù)據(jù)研究,卻改變了這樣的認知。
科學(xué)家在分析了長達三年多的觀測數(shù)據(jù)后,發(fā)現(xiàn)了一個現(xiàn)象,那就是在月球的“早晨”,其附近空間的“銀河宇宙射線”的密度會明顯下降,其下降幅度可以高達20%左右。
需要指出的是,月球自轉(zhuǎn)一圈大約需要29.5個地球日,所以一個“月球白天”就相當(dāng)于地球上的兩周左右,而所謂月球的“早晨”,其實是指月球上日出后的那一段時間窗口。
那么,為什么會出現(xiàn)這種現(xiàn)象呢?答案還是要回到地球磁場。
雖然月球本身幾乎沒有磁場,但地球的磁場卻并非一個簡單的球殼,相對來講,它更像是一種被太陽風(fēng)不斷拉扯、變形的結(jié)構(gòu)。
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在遠離太陽的一側(cè),地球磁場會被拉成一條長長的“尾巴”,而在朝向太陽的一側(cè),它又會被壓縮。
過去的研究表明,月球有時候會進入地球的磁尾區(qū)域,在那個區(qū)域里,輻射環(huán)境會有所不同,這是預(yù)料之中的。
但此次發(fā)現(xiàn)卻表明,這個“銀河宇宙射線”密度大幅降低的區(qū)域,并不完全在傳統(tǒng)意義上的磁尾里,而是在月球運行軌道上的某些特定位置,甚至包括朝向太陽的那一側(cè)。
在研究工作中,科學(xué)家通過分析嫦娥四號的探測數(shù)據(jù),把不同時間段測到的高能質(zhì)子數(shù)量按“月球當(dāng)?shù)貢r間”進行歸類。
結(jié)果發(fā)現(xiàn),在月球上日出后的幾個小時內(nèi),其附近空間中的高能質(zhì)子密度會明顯下降,而且這種現(xiàn)象在多個周期中反復(fù)出現(xiàn)。
科學(xué)家認為,這表明了月球在運行過程中,周期性地進入了一些真實存在的低輻射區(qū)域,而這些區(qū)域的形成,則是因為地球磁場對高能質(zhì)子產(chǎn)生了偏轉(zhuǎn)和遮擋作用,使得部分粒子無法進入特定空間范圍,從而“投射”出輻射稀疏區(qū)。
我們可以把它想象成這樣一個畫面,即:“銀河宇宙射線”像一場從四面八方吹來的“粒子風(fēng)”,而地球磁場就像一個形狀不規(guī)則的屏障。
當(dāng)粒子流經(jīng)過這個屏障時,有些被偏轉(zhuǎn),有些被擋住,于是在其后方或某些側(cè)面區(qū)域,就存在著一些“風(fēng)變小”的地方。
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在月球繞地球運行的過程中,會周期性地經(jīng)過這些“風(fēng)變小”的區(qū)域,由于其時間段正好落在月球上的“早晨”,因此就形成了我們觀測到的這種現(xiàn)象。
科學(xué)家表示,此次發(fā)現(xiàn)具有重大意義,因為這直接關(guān)系到一個問題:人類什么時候在月球表面活動才更安全?
目前我們的載人登月計劃,非常重視輻射劑量的控制。宇航員在月球表面每多待一小時,就多一份風(fēng)險,而如果能找到一個“天然輻射較低”的時間窗口,就等于在不增加任何設(shè)備重量的情況下,大幅降低了風(fēng)險。
所以根據(jù)此次的研究結(jié)果,月球的“早晨”將會是一個理想的活動時間段,畢竟相比平均水平,其輻射劑量可以降低大約20%,在載人登月領(lǐng)域,這是一個非常可觀的數(shù)值,對于我們?nèi)祟悂碇v,這個時間段更加安全。
參考資料:A galactic cosmic ray cavity in Earth-Moon space,Science Advances,25 Mar 2026,Vol 12,Issue 13,DOI: 10.1126/sciadv.adv1908
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