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從火星表面到木星衛星和土星環、彗星、小行星和冥王星,水在太空中比天文學家最初想象的要普遍得多;甚至在太陽系之外的雲層中檢測到水。以前有人認為,在太陽系形成期間,水被融入了這些物體中,但越來越多的證據表明,太空中的水要具有更大的動態性。雖然太陽風可能是月球表面水的來源,但計算機模型預測,當太陽風在滿月大約三天經過地球磁層時,其中多達一半應該在高緯度地區蒸發和消失。

令人驚訝的是,錢德拉亞安1號衛星的月球礦物測繪儀(M3)對地表羥基/水錶面地圖的最新分析表明,在磁層遮蔽期間,月球表面水不會消失。人們認為,地球磁場可以阻止太陽風到達月球,這樣水的再生速度不會比失去的水快,但研究人員發現情況並非如此。

透過比較磁層凌日之前、期間和之後的時間序列水面圖,研究人員認為,月球水可以透過磁層離子(也稱為“地球風”)的流動來補充。神谷衛星證實了這些地球衍生離子在月球附近的存在,而THEMIS-ARTEMIS衛星的觀測被用來描述太陽風中離子與磁層地球風中離子的獨特特徵。

此前在滿月期間的神谷衛星觀測檢測到高濃度的氧同位素從地球臭氧層洩漏並嵌入月球土壤中,以及我們星球廣闊的擴充套件大氣中豐富的氫離子,稱為散逸層。這些磁層粒子的組合流與太陽風中的粒子流有本質區別。因此,這項研究中對地表水的最新檢測駁斥了遮蔽假說,而是認為磁層本身創造了一個可以補充月球的“水橋”。

該研究聘請了來自宇宙化學、空間物理學和行星地質學的多學科專家小組來將資料置於上下文中。以前對地表水的解釋沒有考慮地球離子的影響,也沒有研究地表水如何隨著時間的推移而變化。在磁層滿月期間,唯一可用的表面地圖和粒子資料是在2009年冬季和夏季,過去幾年才分析和解釋結果。由於觀測很少,需要比較一段時間內相同的月球表面條件並控制溫度和表面成分,因此分析特別困難。

根據這些發現,未來對太陽風和行星風的研究可以揭示更多關於我們太陽系中水的演變以及太陽和磁層活動對其他衛星和行星體的潛在影響。擴大這項研究需要配備綜合羥基/水圖譜儀的新衛星,以及軌道和月球表面的粒子感測器,以充分確認這一機制。這些工具可以幫助預測未來勘探、採礦和最終在月球上定居的最佳區域。實際上,這項研究可以影響即將到來的空間任務的設計,以更好地保護人類和衛星免受粒子輻射危害,並改進計算機模型和空間中水形成的實驗室實驗。

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