月球上的人類腳印能保留多長時間?科學家:比過去預測的要短得多

2021-02-15 魅力科學君

月球是迄今為止人類唯一登陸過的外星球,從1969年開始,共計有12名太空人踏上了月球,他們從月球上帶回了不少的樣本,同時也留下了很多能夠證明人類曾經「到此一遊」的痕跡,比如說各式各樣的登月設備,以及他們在月球上踩出的大量腳印。

上圖為人類在月球上最著名的一個腳印,有不少人都認為這個腳印是尼爾·阿姆斯特朗留下的,但實際情況卻是,這個腳印其實屬於與阿姆斯特朗同行的另一個太空人——巴茲·奧爾德林,當時他需要收集月球表面風化層的相關數據,於是就在月球上踩出一個深深的腳印並進行拍攝記錄,從而成就了這個經典。

月球上的人類腳印能保留多長時間?

月球沒有大氣層,也沒有液態水的存在,因此人類留在月球上的腳印就不會受到空氣和水的侵蝕(比如說颳風下雨),並且月球的核心早已冷卻,這就意味著月球不會像地球一樣時不時地來點火山運動或者地震什麼的。

設置在月球上的月震儀記錄也顯示,月球的內部非常安靜,只是在月球圍繞地球公轉的時候,月球會因為周期性的潮汐應力變化而產生的輕微震動,不過這種震動微乎其微,對人類留在月球上的腳印的影響完全可以忽略不計。由此可見,月球上這樣的環境非常有利於人類腳印的長期保留。

當然了,不利的因素還是有的,首先就是隕石。由於沒有大氣層的保護,各式各樣的隕石都可以不受阻擋地砸在月球表面,可以想像的是,假如一顆體積較大的隕石正好擊中人類腳印所在區域,那必定就可以將其瞬間抹去,就算隕石撞偏了,只要離得不是很遠,撞擊所激起的塵埃和碎片也可能將腳印覆蓋。

然後就是遊蕩在宇宙空間中的那些體積極小(直徑小於1毫米)的固體物質,我們將其稱為微隕石,它們的數量很龐大,以至於每時每刻月球都在遭到微隕石的撞擊(地球同樣如此)。除此之外,太陽風和宇宙射線也會對月貌產生一定的影響。

在過去的很長一段時間裡,人們普遍認為,隕石撞擊月球的頻率很低,並且人類在月球上留下的腳印又很多,而微隕石、太陽風和宇宙射線等因素對月貌影響又極小,需要極為漫長的時間才看得到效果,因此人們樂觀地預測,月球上的人類腳印至少能保留數百萬年的時間。

然而事實或許並非如此,因為來自亞利桑那州立大學的一組科學家的研究報告顯示,月球上的人類腳印能保留的時間比過去預測的要短得多。

根據該研究小組的行星科學家艾默生·斯佩耶爾的介紹,在分析了由「月球勘測軌道器」拍攝的1.4萬組月球表面在時間線上的前後對比照片之後(註:這些照片的時間跨度介於176至1241個地球日之間),研究人員總共發現了222個新增的隕石坑,其中最小的直徑約為10米,最大的直徑約為43米,這種撞擊頻率要比過去預測的要高得多。

(上圖中黃點代表通過對比後發現的新增隕石坑,兩個紅點則是直接觀測到的)

除此之外,研究人員還發現隕石撞擊對月貌的影響程度也比過去預測的要高得多,因為很多隕石在撞擊月球之後,還會發生二次撞擊(即撞擊產生的碎片再次撞擊月球表面),比如說研究人員曾經發現了一個直徑約為18米的隕石坑,在這個隕石坑產生之後,又發生了200多次二次撞擊,其影響範圍至少有30公裡。

(圖為一組隕石撞擊的前後對比照片)

需要注意的是,這些照片只覆蓋了249萬平方公裡的面積,大約相當於月球表面總面積的6.6%,也就是說,在這段時間裡,月球實際上新增的隕石坑數量應該還要多很多。根據已有的觀測數據,科學家估算出了月球表面的「平均翻新速度」,按照這個速度來計算,只需要8.1萬年,99%以上的月球表面就會「翻新」一遍。

顯而易見的是,既然99%以上的月球表面都「翻新」了,那月球上的人類腳印肯定也就被抹去了,據此我們可以認為,月球上的人類腳印能保留的時間比過去預測的要短得多,最多不會超過8.1萬年。

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