月球在夜空中不斷「變臉」的緣由(圖)

月球在夜空中不斷「變臉」，新研究揭示緣由。（圖片來源：Adobe stock）

月球在夜空中不斷變換著它的容貌，除了月相不同，從地球看上去的顏色也不相同。人們知道這是月球在軌道上處於不同位置、以及地球大氣層內的煙霧遮擋造成的。一份新研究發現，原來月球上面塵埃的形狀和大小，也影響著月球的顏色。阿波羅11號採集回來的月球塵埃樣品在納米尺度下有不同的形狀，它們吸收和散射光線的效果大不相同。

科學家研究月球塵埃 對納米小顆粒進行測量

美國國家標準技術研究所(NIST)發明了一種新技術能夠測量月球上以前無法測量的、微小的月球粉塵，瞭解到只有納米尺度下那些微粒的形狀和大小。這份研究準確地測量出1969年阿波羅11號採集回來的月球塵埃樣品內25個小顆粒的形狀。

科學家已經研究塵埃很多年了，但是這份研究第一次對小到直徑只有400納米的小顆粒進行測量。結果發現，不同形狀的顆粒吸收和散射光線的效果大不相同。

研究稱測量月球納米塵埃的方法很複雜，先要把它們和其它媒介物質混合一起，像做雞蛋餅一樣先把食材均勻混合，然後把它穿在一根棍子上像烤雞一樣烘烤。這個過程連吸管、裁縫用的大頭針都用上了。

NIST研究員加博奇(Ed Garboczi)說：「這個過程很複雜，因為它們隨機分布、大小、形狀各異，所以你無法單獨測量一個小粒子，要一起測量很多粒子，得到統計數據。」

他們把塵埃樣品和環氧樹脂(Epoxy)材料混合在一起，然後滴在細小的吸管外面，為了取到一個薄層。再把薄層取下，穿到裁縫用的大頭針上，嵌入X射線納米計算機斷層掃瞄(XCT)儀器內成像。這個過程需要數個小時。

研究人員先得到分層的掃瞄數據，利用軟體把各層數據疊加成三維圖像，再把圖像轉換成帶有空間體素(voxel)坐標的形式，能分辨出每個體素位於粒子內部還是外部。在二維圖像中，電腦是用一個個像素(pixel)點拼湊出圖像。在立體的圖像中，一個個空間小點就稱為體素，就像是體積-像素聯合起來的新詞。

通過對一個個體素的分析，逐漸拼湊出每個粒子的圖像，經過電腦計算，終於得到到每個粒子的形狀。這些體素又被單獨存在另外的文件裡送給電腦軟體，分析這些顆粒對從可見光到紅外線波段光線的散射情況。

結果顯示，不同形狀的月球納米粒子吸收不同顏色的光線，比如球形和橢圓體粒子，即使大小一樣，所吸收的光線差異很大。

研究人員表示，這項發現不僅能夠更好地解釋月球的顏色和亮度，還有助於改善追蹤天氣變化的衛星系統。這些系統所使用的衛星相機使用月球作為校準源。後續研究將對更多的小顆粒進行測量，將找到月球納米塵埃的形狀與光線散射之間更明確的聯繫。