阿波羅的宇航員看到了什麽(me) ？

　　1972年12月10日，就在“阿波羅”17號準備降落到月球表麵的時候，登月艙駕駛員哈裏森·施密特和地麵通信員之間發生了這樣一幕。

　　宇航員：“嘿，我剛剛看到在月球表麵有一道閃光。”

       地麵通信員：“哦，是嗎？”

       宇航員：“就在馬爾迪環形山（Grimaldi）北麵，你可以看看月震儀(yi) 上是否有東(dong) 西，很小的撞擊就可能會(hui) 產(chan) 生相當多的可見光。”

　　地麵通信員：“好的。我們(men) 查一下。”

       宇航員：“在那個(ge) 環形山附近有一個(ge) 明亮的小閃光，然後在它北邊有另外一個(ge) 。在北麵非常清晰得有一個(ge) 弱的閃光。”

       地麵通信員：“在地圖上你看到的位置畫個(ge) X怎麽(me) 樣。”

左圖：阿波羅17號的科學家宇航員哈裏森 · 施密特在一塊巨石附近開展工作；右圖：月球表麵撞擊的模擬場景。/ NASA

　　這是一段真實通話記錄。施密特震驚地發現月球表麵連續發生了兩(liang) 次神秘閃光現象。也許外星人愛好者會(hui) 馬上聯想到外星人的信號之類的，但是施密特立刻判斷出這應該是流星撞擊到月球表麵發生的閃光，並且要求地麵通信員核實月震儀(yi) 上是否有對應的月震信號。非常遺憾的是，我們(men) 沒有查找到月震儀(yi) 的相關(guan) 記錄，這次的目視觀測隻能被記錄為(wei) 高度疑似流星撞擊月球事件，而不是人類首次有確定證據地觀測到流星撞擊月球。

　　科學讓神秘閃光不再神秘

　　那麽(me) ，這種月球閃光是確實存在的嗎？它常見嗎？又是如何形成的呢？

　　現在，這種流星體(ti) 或其他微小天體(ti) 撞擊月球而發生的閃光已經被科學界命名為(wei) 月球撞擊閃光。針對這種現象，科學界開展了觀測和研究，找到了一些確切的觀測證據。

　　1993年，梅洛什·傑伊（Melosh， H。 Jay）等人通過分析認為(wei) ，流星體(ti) 高速撞擊月球表麵會(hui) 產(chan) 生等離子體(ti) 羽流和光學輻射，在地麵上可以觀測到1米以下直徑流星體(ti) 撞擊月球產(chan) 生的閃光。1999年獅子座流星雨期間，西班牙的歐提茲(zi) ·路易斯（Ortiz， J.Luis）等人成功觀測到了5個(ge) 月球撞擊閃光事件。

　　此後，來自其它流星雨的月球撞擊閃光事件也陸續被各國科學家探測到。係統的搜索表明，100克左右的流星體(ti) 會(hui) 產(chan) 生從(cong) 地麵看上去9等左右的閃光。而這種閃光不但不像它聽起來和看起來那麽(me) 浪漫，還充滿了破壞力。

　　宇宙中微小天體(ti) 數不勝數，月球沒有地球這麽(me) 幸運，沒有磁場，沒有大氣層，因此即使最微小的流星體(ti) ，也會(hui) 毫不減速直接撞擊到月球表麵，形成電光石火。從(cong) 地球軌道衛星的照片或者回收的部件上，我們(men) 經常能看到失去大氣保護後微小的流星體(ti) 造成的損害。

0.5毫米的微流星體(ti) 撞擊在哈勃望遠鏡的太陽能電池板陣列上造成的直徑4毫米的彈坑。/ NASA

　　我們(men) 還可以用子彈的威力來類比：子彈的威力取決(jue) 於(yu) 其動能，AK47槍支的槍口動能是1980焦耳，速度24千米/秒的流星體(ti) 隻需要7毫克就可以達到同樣的動能，而當流星體(ti) 速度為(wei) 72千米/秒時，隻需要0.8毫克。也就是說，如果人類在月球表麵建立長期基地並在月麵頻繁活動，非常微小的流星體(ti) 都會(hui) 對月表設施和航天員造成威脅。

　　為(wei) 了解來自流星體(ti) 的威脅，就需要對流星體(ti) 的流量分布進行研究，也就是研究單位時間內(nei) 會(hui) 有多大質量，以及多大體(ti) 積的流星體(ti) 打到地球的單位麵積上。

　　NASA在開始實施“星座計劃”時，就意識到了流星體(ti) 對長期駐留月麵的載人登月計劃的威脅，於(yu) 2005年啟動了流星體(ti) 撞擊月球閃光事件的係統性監測，以便更好地了解流星體(ti) 的分布，從(cong) 而指導月球太空船、太空服和月麵係統的防護設計。到了2018年4月，這項計劃共探測到了435次撞擊閃光事件。

用於(yu) 月麵撞擊閃光監測的望遠鏡以及終端，包括調焦器、縮焦鏡、攝像機等。/ NASA

　　西班牙的韋爾瓦大學和西班牙國家研究委員會(hui) 安大路西亞(ya) 天體(ti) 物理研究所，從(cong) 2009年開始聯合實施月球撞擊閃光監測計劃（MIDAS），與(yu) NASA的監測計劃不同，他們(men) 主要在流星雨期間進行觀測，以提高發現幾率。

　　這兩(liang) 個(ge) 計劃都采用35.5厘米小口徑的愛好者望遠鏡和CCD攝像機的組合，每次使用兩(liang) 台以上望遠鏡同時觀測月球的暗麵，以排除噪聲等假信號的影響。NASA對截止2015年探測到的月球撞擊閃光的星等分布進行了統計，顯示絕大多數的事件中，目視星等暗於(yu) 6等，也就是說肉眼不可見，這就解釋了為(wei) 什麽(me) 以前這類事件沒有被發現。

　　那些有名的月球撞擊閃光事件

　　在二十多年來的月球撞擊閃光觀測過程中，不乏引人矚目的事件。

　　2013年3月17日03：50：54.312（UTC），NASA的月球撞擊監測計劃探測到了開啟8年以來最亮的撞擊閃光事件，這次事件的R波段峰值為(wei) （3.0±0.4）星等，對應7.1×106焦耳的發光能量，撞擊閃光的位置在月表20.60°±0.17°N、23.92°±0.30°W。由於(yu) 發生在室女座複合流星雨期間，因此可以假設其速度為(wei) 25.6千米每秒，撞擊高度角為(wei) 56°，由此能夠推斷出這次撞擊產(chan) 生的隕石坑內(nei) 部直徑在9至15米之間，邊緣直徑在12至20米之間。

　　隨後，通過對比月球勘測軌道飛行器於(yu) 2012年2月12日和2013年7月28日對該位置拍攝的圖像，科學家們(men) 在撞擊產(chan) 生的隕石坑附近發現了新的撞擊坑，新的撞擊坑位於(yu) 0.7135°N、24.3302°W，邊緣直徑為(wei) 18米，內(nei) 部直徑15米，比原來撞擊產(chan) 生的隕石坑更大。這證明了NASA月球撞擊監測計劃的觀測和數據處理的可靠性，同時，地麵的監測信息也為(wei) 研究撞擊坑提供了更多的數據支持。研究人員還提出，與(yu) 主撞擊坑相比，濺射物的範圍要大得多，在濺射範圍內(nei) 都可能對探月的航天器、設施和人員造成危害，因此，濺射物對月球探測活動或其他探月設施的危害更大，在設計探月計劃時需要考慮這個(ge) 因素。

2013年3月17日NASA月球撞擊監測計劃拍攝到了一次持續約1秒的撞擊閃光事件，在月麵產(chan) 生了直徑18.8米的撞擊坑，碎屑飛了數百米，最遠至30公裏。（左圖為(wei) 撞擊前圖像拍攝於(yu) 2012年2月12日，右圖為(wei) 撞擊後圖像拍攝於(yu) 2013年7月28日）

　　這一撞擊事件不久，撞擊閃光的亮度記錄就被刷新了。西班牙的MIDAS計劃於(yu) 2013年9月11日20：07：28.68（UTC）記錄到了峰值亮度2.9±0.2星等的閃光事件，這次事件持續了8.3秒。2014年3月16日，月球勘測軌道飛行器發現了20130911事件對應的隕石坑，隕石坑的位置與(yu) MIDAS團隊公布的位置僅(jin) 僅(jin) 相差2千米，隕石坑邊緣直徑為(wei) 34米。

　　不過，迄今為(wei) 止最引人矚目的一次月球撞擊閃光事件是2019年1月21日發生的，雖然這次撞擊閃光的峰值亮度為(wei) 4.2星等，遠遠比不上20130317和20130911，但由於(yu) 這次事件發生在月全食期間，很多天文學家和天文愛好者都把目光和鏡頭對準了月球，所以得到了眾(zhong) 多關(guan) 注，媒體(ti) 也紛紛報道，使月球撞擊閃光這一現象為(wei) 廣大公眾(zhong) 所了解。

發生在2019年1月21日月全食期間的月球撞擊閃光事件。/ Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

　　作者簡介

　　王慎，國家天文台高級工程師，長期從(cong) 事空間天文技術研究。四川大學光學專(zhuan) 業(ye) 學士，中國科學院光電技術研究所光學技術專(zhuan) 業(ye) 碩士，北京理工大學光學工程專(zhuan) 業(ye) 博士。

　　曹莉，國家天文台高級工程師。南京大學天文學學士，中國科學院大學天體(ti) 物理學碩士，天文技術與(yu) 方法博士。

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