“地球磁场“罩不住”月球？安全探月还需摸清太阳风动向”

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科学技术日报记者张佳星

随着“天问一号”的发射成功，中国火星探测的征程正式启动，引起了网民的热烈讨论，其中经久不衰的话题之一就是移民火星。 但是，除了地球之外，人类真正涉足的天体只有月球。

月亮似乎比火星更触手可及。

最近，山东大学空间科学团队与国内外科研人员合作，发现了月球暴露于太阳辐射的新模式:月球在满月期间可能脱离地球磁场的保护，面临高能太阳粒子的辐射风险。 相关论文刊登在《地球物理研究·空间物理》上。

“地球磁尾的摇晃是太阳风和地球磁层相互作用产生的现象。 由于这种摇摆会影响月球空之间的环境，这项研究将有助于我们了解在长期进行登月工作时，可能面临着它们不同空之间的天气。 ”。 论文作者、山东大学空间科学物理学院教授史全岐对科技日报记者说，他认为地球磁性层偏转的现象发生在离地球最远的地方，但这次是首次发现在月球轨道上。

高能粒子影响月球探测活动

满月，皓明如镜，人间岁月静好。 但是，由于太阳风不停地吹在行星间空之间，或者随着太阳的爆炸，没有大气层的月球表面不是“安静”，而是受到了高能粒子放射的“冲击”。

这样的“碰撞”会对月球产生那些影响呢？

“对月球探测来说，最危险的是高能粒子对设备材料和器件的影响。 ”。 史全岐说。 高能粒子的碰撞会对电子设备和卫星材料造成一定程度的损伤，导致设备噪声增加、传感器读取错误、太阳能电池板老化等。 绕月球轨道运行的卫星也受到带电粒子的影响，随着时间的推移而积累，设备有可能提前“退役”。 另外，如果人类长时间暴露在超过安全基准的射线量下，人体细胞会癌变。 因此，对在月球表面工作的宇航员来说，过量的辐射会影响健康，甚至危及生命。

迄今为止的研究表明，太阳风质子与月球土壤发生反应时会产生水。 因为了解太阳辐射对月球表面的作用规律，可以更好地了解水在月球表面的堆积位置和方法，提供月球作业的日常消耗，成为航天器的燃料来源。

当月亮向远离太阳的一侧公转时，地球的磁场将起到保护它的作用。 一项研究表明，地球的磁场在夜晚被长时间拉伸形成磁尾，偏转太阳风中的高能粒子，可以给月球盖上“保护罩”。

也就是说，在月球公转周期的四分之三的时间里，太阳风质子和电子等直接到达月球表面，就像“暴风雨”袭击了月球表面一样。 在剩下的四分之一的时间里，月球将进入地球的磁保护伞——磁性层。

过去的观测和模拟工作表明，由于地球磁层的保护，月球轨道上运行的航天器和月球表面活动的宇航员在满月期间比较安全。

如上所述，如果空之间的天气像地球一样四季分明的话，人类在月球上的活动就会有确切的“安全期”吧。 但是，史全岐小组的研究表明，事实并非如此，此前认为的“安全期”也有很大的风险。

太阳风摇动了“保护伞”

年3月8日，行星间浪涌朝着月球，阿尔忒弥斯月球轨道探测器在附近运行。 搭载的磁强计检测空之间的卫星所在的等离子体速度和磁场的大小和方向，并将数据返回给地球。

研究人员发现，行星间激波通过后，太阳风大幅转向，磁性层在月球轨道上大幅偏转:磁尾像风吹的“风向袋”一样摇摆。

这样的摇晃导致了月亮空之间的天气“非常脸部”:满月之间的月亮直接暴露在地球的磁鞘(被加热压缩的太阳风)中。 此时，如果月球表面有探测活动，宇航员和基地设施没有得到比较有效的保护，即使有地球磁性层的保护，也有可能会受到太阳高能粒子的袭击。 就像暴风雨中，即使有人站在伞下，也会被雨淋湿一样。

山东大学史全岐团队与国家空间科学中心副研究员唐斌合作，在空间气象国家要点实验室开放课题的支持下，通过观测和模拟，更加细致地分析了月空间气象的“变脸”原因

唐斌介绍说，模拟的好处之一是能够整体再现地月空之间的磁场和等离子体活动，克服了卫星只能观测一两点的局限。 另一方面，通过模拟，除了可以再现观测的情况外，还可以通过改变不同的输入条件，实验出哪些因素在许多复杂的因素中占主导地位，相当于可以进行许多数值实验。

“在地球磁性层的偏转现象中，不知道是倾斜的浪涌还是倾斜的太阳风起到主导作用，因此通过改变输入条件进行了多次模拟。 例如，在一次模拟中，行星间浪涌从正面撞击地球，只使太阳风的方向发生突变，结果磁性层发生了相同的偏转。 ”。 史全岐说，太阳风本身的转向可以促进地球磁场的偏转，这种偏转情况发生的频率可能比原来想象的要高。 因为满足偏转条件的太阳风出现的概率远远高于行星间激波出现的概率。