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阿波罗任务会导致月球变暖?

在1971年和1972年进行的阿波罗15号和阿波罗17号载人登月任务期间,宇航员在月球表面钻孔并放置了探针,以测量月球的地下温度并量化从月核传导到月球表面的热量 。但是,在这之后,回到地球的科学家们发现了一个奇怪的现象。月球浮土(覆盖表面的土壤和碎石层)开始升温,并在随后的几年中持续升高。没有人知道为什么,有些科学家认为这可能是某种自然现象引起的,另一些则怀疑宇航员自己可能触发了这种现象。

图源:NASA Eugene Cernan

现在看来,宇航员似乎确实负有责任。在2018年4月25日发表于美国地球物理联合会(AGU)的期刊《地球物理研究》上的一篇论文中,研究人员使用从长期丢失的NASA磁带中收集的数据,宇航员拍摄的照片,月球轨道探测器的图像以及其他记录,这些记录表明可能是人类活动,使探针周围的月球表面温度升高了1到2摄氏度(华氏1.8到3.6华氏度)。

图解:阿波罗17号着陆点附近的月球观测轨道照相机(LROC)图像。请注意,月球表面实验部署位置周围的表面比环境暗。(图源:NASA)

正如AGU科学作家劳伦·利普玛的博客文章所解释的那样,宇航员的走动和驾驶漫游车,显然扰乱了浮土,使它变得更暗。继而,不仅导致这些区域的月球表面反射的太阳辐射变少,反而将其吸收,加热了该表面。

追踪美国宇航局的磁带

为了提出支持这种情况的证据,科学家需要进行数年的科学探索工作。得克萨斯理工大学地球物理学副教授,主要作者永原诚一(Seiichi Nagihara)及其同事花了好几年的时间寻找从留在月球上的仪器传输来的,遗失已久的数据带。

正如长原在一封电子邮件中解释的那样,阿波罗热流实验显示了表面温度的升高,但已发布的数据仅包含了1971年至1974年。长原知道该实验实际上持续到了1977年9月。“我想知道这种变暖是否持续到最后。”他写道。

但是,包含该信息的磁带却丢失了。 “当我们开始时,我们不知道这些磁带是否仍然存在。”长原说: “我们花了两年的时间采访了参与阿波罗计划的人员,并仔细阅读了那段时期的备忘录和报告。”

正如利普玛在博客中所详述的那样,研究人员最终发现美国宇航局已经创建了一套单独的磁带,专门用于存档。 最终,他们找到了440盘相关磁带,包含了从1975年4月到6月的数据,它们在马里兰州苏特兰的华盛顿国家记录中心中积灰,该中心是国家档案馆的一部分,存储着各个联邦机构的记录。

(图源:Sotheby’s)

数据恢复

但这仅仅是工作的开始。“这些磁带的老化是一个严重的问题。” 长原解释说: “我们与具有从老化磁带中恢复数据的专业知识的公司合作。另一个主要挑战是处理从这些磁带中恢复的数据。这些磁带记录了留在月球上的各种仪器输出的电子测量结果(例如,各种传感器的电压读数)。因此,我们必须将它们分离到各个仪器的数据集中,然后将它们处理成具有科学意义的数字,例如温度。再一次,我们遍历了大量备忘录和报告来确定这些处理步骤。这又花了我们几年时间。”

研究人员将磁带中的数据与休斯敦的月球与行星研究所的数百个每周日志的信息相结合。 根据利普玛的博客文章,这使他们能够重建1975年1月至3月以及1975年7月至1976年2月的在磁带中间断的温度读数,此时探针接近其生命周期的尽头。

当研究人员分析数据时,他们发现靠近表面的探针显示的温度比更深的探针更高,且升温速度更快。这表明热量正是始于表面,而不是地下。

图解:左图:显示Apollo 17探头1的温度-时间曲线的数学模型,该温度模型是由探头时表面的温度突然升高预测的部署。彩色点表示通过相同RTD获得的实际温度。 右图:显示温度与深度关系在模型的相同持续时间内如何变化的图表。(图源:Seiichi Nagihara)

FY: 月亮可更换

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