月球上的一些陨石坑可能带电

美国国家航空航天局月球科学研究所的最新研究表明，太阳风可能会给月球两极的某些区域充电数百伏。

对未来的宇航员来说，探索月球南北极的陨石坑可能比以前想象的更具挑战性。美国国家航空航天局的最新计算表明，在粗糙的月球表面流动的太阳风可能会给月球上的极地陨石坑充电。

月球极地陨石坑对研究人员来说特别有趣，因为这些月球结构中存在包括水冰在内的资源。月球朝向太阳，使极坐标仪的底部永远处于阴影中，使那里的温度降至零下400华氏度（零下240摄氏度）以下，冷到足以储存水等挥发性物质数十亿年。

该研究的主要作者、马里兰州格林贝尔特NASA戈达德太空飞行中心的William Farrell说：“然而，我们的研究表明，除了严寒之外，极地月球陨石坑底部的探险家和机器人可能还必须应对复杂的电环境，这会影响表面化学、静电放电和灰尘附着。”

美国国家航空航天局月球科学研究所副所长GregorySchmidt说，这些新的观测结果有助于我们不断发展对月球的理解。

施密特说：“法雷尔博士和他的团队的这项重要工作进一步证明了近年来我们对月球的看法发生了巨大变化。”“这是一个充满活力和迷人的环境，我们才刚刚开始了解它。”

太阳风袭击月球

太阳风是一股由原子“带负电的电子和带正电的离子”组成的带电成分的细流，不断从太阳表面吹向太空。由于月球与太阳相比只略微倾斜，太阳风在两极的月球表面上几乎是水平流动的，并沿着被称为“终结者”的月球区域流动，在那里白天过渡到夜晚。

研究人员发现，在某些方面，太阳风的行为就像地球上的风流入极地山谷和火山口底部。但是，与地球上的风不同，太阳风的双电子离子成分可能会在山或火山口壁的一侧产生不寻常的电荷；也就是说，在太阳气流正下方的边缘一侧。

当太阳风流入陨石坑时，它会侵蚀表面，这会影响最近发现的水分子。静电放电可能会干扰敏感设备，而粘性和极强的月球尘埃可能会磨损宇航服，如果在航天器内追踪并被宇航员长时间吸入，甚至可能是危险的。

由于电子比离子轻1000多倍，太阳风中这些较轻的电子在较重的离子之前冲入月球陨石坑，在陨石坑内形成带负电的区域。

离子最终填充了弹坑，但浓度始终低于电子的浓度。火山口中的这种不平衡使内壁和地面产生负电荷。研究人员计算出，电子/离子分离效应在陨石坑的背风边缘“沿着内侧坑壁和离太阳气流最近的坑底”最为极端。

沿着这个内边缘，较重的离子最难到达表面，无法像较轻的电子那样在山顶上急转弯。

法雷尔说：“这些电子在陨石坑壁和底部的背风边缘形成了一个电子云，相对于顶部流动的密集太阳风，它可以产生一个异常大的负电荷，高达几百伏。”

尽管如此，沿着这个背风边缘的负电荷不会无限期地积累。最终，太阳风中带负电的区域和带正电的区域之间的吸引力将导致其他一些不寻常的电流流动。

带电的月尘

研究小组认为，这种电流的一个可能来源可能是带负电的灰尘，这些灰尘被带负电表面排斥，然后悬浮起来，从带电区域流走。

法雷尔说：“阿波罗登月舱的宇航员在日出时在月球地平线上看到了微弱的光线，这些光线可能是来自电发射尘埃的散射光。”“此外，阿波罗17号任务降落在一个类似于陨石坑环境的地点，即Taurus Littrow山谷。阿波罗17号宇航员留下的月球弹出物和陨石实验探测到了太阳风几乎水平流动的尘埃物质穿越的撞击，类似于极地陨石坑的情况。”

为了进一步推进这项研究，科学家们希望创建更复杂的计算机模型。

Farrell说：“我们想开发一个完全三维的模型来研究太阳风在山脉边缘膨胀的影响。”“我们现在研究纵向扩张，但我们也想知道横向发生了什么。”

美国国家航空航天局计划最早在2012年发射月球大气和尘埃环境探测器（LADEE），该任务将绕月运行，并可能寻找该团队研究预测的尘埃流

这项研究的细节于3月24日发表在《地球物理研究杂志》上。这项研究是月球科学研究所月球环境动态响应项目的一部分