月球在夜空中不斷「變臉」 新研究揭示緣由

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【大紀元2021年05月15日訊】(大紀元記者高文森編譯報導)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。

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,了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描(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描數據,利用軟件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里送給電腦軟件,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准源。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。

這份研究4月27日發表於電氣電子工程師學會(IEEE)的《地球科學和遙感快報》(Geoscience and Remote Sensing Letters)。◇

責任編輯:葉紫微

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