2019-09-27 23:26:53 科學之美

天文物理

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群星璀璨、萬物有理

在花了8年時間從阿波羅計劃中恢復丟失的月球數據之後，科學家們在一項新的研究報告中，已經解開了一個數十年前的謎團，那就是為什麼月球的地下表面在20世紀70年代略有變暖。自從阿波羅計劃開始後不久，科學家們就一直在猜測月球變暖的原因，當時宇航員在月球上部署了探測器，以測量來自月球內部的熱量。科學家們找回的丟失的數據磁帶填補了20世紀70年代的記錄空白，幫助研究人員確定了氣候變暖的來源，就像阿波羅號宇航員自己一樣。宇航員們在月球表面行走並駕駛月球車來擾亂土壤。

在1972年12月的阿波羅17號任務中，宇航員哈里森·施密特使用一個可調節的取樣勺來提取月球樣本。最新恢復的月球數據磁帶顯示，阿波羅號宇航員的活動使月球表面略微變暖。圖片：NASA

結果月球反射回太空的太陽光線變少了，這使得月球表面溫度升高了1-2攝氏度(1.8-3.6華氏度)。新的研究顯示幾乎是不可能在月球上部署宇航員或儀器不干擾其表面環境，可能是有價值的信息為未來的月球任務。德克薩斯州盧博克德州理工大學的行星科學家、這項新研究的主要作者Seiichi Nagihara說：在安裝這些儀器的過程中，實際上可能會擾亂你想要進行一些測量的地方的表面熱環境，這種考慮肯定會應用到下一代儀器的設計中，這些儀器有朝一日將被部署在月球上。

測量月球的熱量

在1971年和1972年的阿波羅15號和17號任務中，宇航員使用探頭測量月球的地下溫度，並試圖量化從月球核心到月球表面的熱量流動。科學家們希望這些熱流測量能告訴他們月球的核心是否和地球一樣熱，以及地殼和地幔會產生多少熱量。從1971年到1977年，探測器測量了月球表面的溫度和幾米以下的地表溫度。原始的溫度數據被傳送到休斯敦的美國宇航局約翰遜航天中心，並被記錄在開卷磁帶上。技術人員隨後將磁帶交給參與任務的科學家，由他們分析數據並存檔。

左圖:這張由宇航員詹姆斯·歐文拍攝的照片顯示了從地面伸出的阿波羅15號熱流探測器1的鑽孔和電纜。在borestem周圍，可以看到宇航員的腳印。右邊:這張由宇航員哈里森·施密特拍攝的照片顯示了從地面伸出的阿波羅17號探測儀的電纜。圖片：NASA

但是當1977年熱流實驗結束時，只有1971年到1974年的磁帶被保存在馬里蘭州格林貝爾特的戈達德航天飛行中心的國家空間科學數據中心(NASA空間科學任務數據檔案館)。剩下的磁帶，大概還和分析這些磁帶的科學家們在一起，從來沒有被存檔過，而且大部分都已經丟失了。2010年，Nagihara和他的幾個同事決定追蹤1975年至1977年的熱量損失數據，以回答一些懸而未決的問題。一個長期存在的謎團是為什麼在熱流探測器部署後的幾年裡，月球的地下溫度逐漸升高。行星科學家們就造成這種無法解釋的變暖的原因爭論了幾十年。一些人懷疑這是由於宇航員的活動，而另一些人則認為這可能是由於月球軌道的變化或來自地球的過量輻射。

解決熱之謎

當研究人員開始尋找丟失的數據時，發現NASA已經專門為存檔創建了一套單獨的磁帶。在馬里蘭州薩特蘭的華盛頓國家記錄中心(Washington National Records Center)發現了440盤這些檔案磁帶，其中包含1975年4月至6月的數據。在休斯敦的月球和行星研究所，研究人員發現了數百份記錄了從1973年到1977年熱流探測器溫度讀數的每週日誌。

這些日誌幫助科學家重建了檔案磁帶中沒有記載的時代的溫度讀數——從1975年1月到1975年3月，到1975年7月到1976年2月，當這些儀器開始到達功能生命的盡頭。科學家們花了幾年的時間從幾十年前的磁帶中提取數據，又花了幾年的時間來分析它們的內容，包括恢復描述每一個探頭是如何校準的文件，以及如何處理每一個探頭記錄的數據。