神秘的月球“噴泉”

　　1956年，著名的科幻作家哈爾發表了一篇名為《塵屑》的科幻小說：兩個宇航員降落到月球上，對月球進行科學考察時，發現月球上的微光薄霧根本不是月球的大氣層，而是一些漂浮在月球地表上的塵埃。
　　在小說中，有一段對話令人印象深刻。
　　一位宇航員問：“月球表面的灰塵不停地揚起又落下，因為這種運動摩擦，所以它們通常都是帶電的。當灰塵帶上電荷，將會發生什么事情呢？”
　　另一位宇航員回答：“灰塵顆粒們會相互排斥。”
　　提問者繼續問道：“如果一個周長綿延數百千米、邊緣高達幾千米的環形山上的塵埃都帶上電荷，那將會發生怎樣的奇跡呢？”
　　作者憑借自己超凡的想象力描繪出的答案是：那些灰塵將會在靜電作用下，像一座巨型的噴泉一樣，在陽光下升騰不止。
　　哈爾寫這段對話時，美國宇航局還沒有創建，更沒有完成登月的壯舉，所以，連哈爾自己都不知道，他的幻想，在十多年后，得到了印證。
　　在宇航員登月之前，人類就向月球派出過一些勘測飛船。勘測飛船到達月球后，向地球傳回了大量讓人迷惑不解的照片：在離月球地面不遠的空中，總有一些微弱光芒在閃耀，非常清晰，并且這種狀況會一直持續到黑夜來臨。此外，月球上沒有大氣對陽光的散射作用，但它的地平線并不如人們認為的那樣，像刀片一樣將天空與月球表面涇渭分明地分割開來，而是有一個逐漸模糊的過渡帶。
　　1972年，阿波羅17號飛船的宇航員們見到了更令人驚奇的奇觀。在月球上的日出與日落的前后10秒鐘之內，宇航員們反復看到了被他們叫做“絲帶”、“白簾”或者“晨曦”的光幕。同樣的光影，阿波羅8號、10號和15號的宇航員們也看見過。
　　這就是哈爾幻想中的月球“噴泉”。
　　人們猜測，也許月球上的微光是由于塵埃對光發生散射形成的，但是，既然月球上沒有大氣，那些灰塵如何能夠長久地漂浮在月球表面呢？
　　為了解釋這個現象，美國宇航局的物理學家們建立了“動態噴泉模型”。實際上，月球上空存在著一種由極為纖細的不停運動的帶電微粒組成的“大氣”。帶電微粒從月球表面上連續不斷地升起來，又連續不斷地回落下來，前赴后繼，最后的結果是形成了塵埃的“噴泉”，看起來就像是月球近地表面一層靜止的“塵埃大氣”。
　　其實在我們身邊，這樣的事經常發生。將氣球放在頭發上摩擦數下，然后離開頭頂幾厘米，你的頭發馬上就會朝氣球直立起來。這是因為摩擦時，電子從頭發上跑到氣球上去，從而使頭發帶上正電而氣球帶負電。正負電荷相互吸引，導致本來下垂的頭發隨著氣球直立起來。當將氣球完全拿開后，你的每根頭發會彼此分開，持續一段時間后才慢慢回到原來的自然狀態。這是因為當氣球移開后，相鄰的帶有正電荷的頭發因為相斥而彼此遠離，這與帶電的月球塵埃懸浮空中的道理完全相同。
　　在月球的日照面，由于太陽紫外線和X射線等各種高能射線的轟擊，月球表面塵埃物質中的電子發生電離，正電荷逐漸積累，直到使塵埃微粒相互排斥開來，甚至離開月球表面，上升到數米甚至數千米的空中懸浮起來，形成壯觀的帶電灰塵帶，并閃閃發光，讓人誤以為是“月球大氣”。
　　那么，月球的背日面有沒有“噴泉”呢？有的，不過那些懸浮到空中的塵埃所帶的是負電荷。這些負電荷來自于太陽風中所攜帶的電子，再加上那些在日照面被分離出來的負電荷，一起隨著太陽風流向月球的背日面。實際上，根據噴泉模型的試驗證明，背日面塵埃所帶的電量比日照面還要高得多，塵埃微粒會飛揚得更快更高，也就是說，背日面的“噴泉”更壯觀，只不過沒有陽光的照射而無法被人們看見或者拍照了。
　　月球“噴泉”的故事還在繼續，那些極深的月坑，因為終年照射不到陽光，經過數億年的時間，會不會累積出極強的負電場呢？了解它們是極重要的，因為那些終年背陰的月坑里面，是月球水資源的最大儲存地，是人類月球殖民基地的最佳選址。如果那里充滿了帶電的塵埃，人類將如何應對呢？
　　編輯/李章