阿波罗计划是否导致月球变暖?

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在1971年和1972年的阿波罗15号和阿波罗17号登月任务中,宇航员在月球表面钻洞并在那里放置探测器,以测量月球的地下温度,并量化从月球核心到表面的热量。但在他们之后,地球上的科学家们发现了一种奇怪的现象。月球表面的风化层,即覆盖在表面的土层和岩石碎片,温度开始上升,并持续数年。没有人知道原因,尽管一些科学家认为可能是某种自然现象引起的,而另一些人则怀疑可能是宇航员自己引发的。

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现在看来,宇航员确实应该对此负责。这篇论文发表在2018年4月25日的《地球物理研究杂志》上,该杂志是美国地球物理联盟(AGU)的期刊,研究人员使用的数据来自于长期丢失的NASA磁带和宇航员拍摄的照片,来自月球轨道飞行器和其他记录的图像表明,月球表面温度上升1至2摄氏度,1.8至3.6华氏度很可能是人类活动造成的。

正如AGU科学作家Lauren Lipuma在博客中解释的那样,宇航员们四处走动并驾驶着漫游者,显然是扰乱了风化层,使其变暗。这进而导致这些区域的月球表面反射回太空的太阳辐射量减少,取而代之的是吸收,加热表面。

追踪NASA的磁带

为了找到支持这一设想的证据,科学家们需要做多年的科学侦探工作。第一作者、德克萨斯理工大学地球物理学副教授Seiichi Nagihara和他的同事们花了数年的时间寻找丢失已久的数据磁带,这些数据是从留在月球上的仪器传输过来的。

正如Nagihara在一封电子邮件中解释的那样,公布的阿波罗热流实验数据(显示地表温度上升)只涵盖了1971年至1974年这段时间。但是Nagihara知道这个实验实际上持续到1977年9月。“我想知道这种变暖是否会持续到最后,”他写道。

但是包含这些信息的磁带不见了。“当我们开始的时候,我们不知道这些磁带是否还存在,”Nagihara说。“我们花了几年的时间采访参与阿波罗计划的人,研究了那段时期的备忘录和报告。

随着Lipuma的博客文章的详细介绍,研究人员最终发现NASA已经制作了一套单独的磁带,专门用于存档。最终在马里兰州萨特兰的华盛顿国家记录中心(Washington National Records Center),他们找到了440盘磁带,涵盖了从1975年4月到6月的一段时间,这是国家档案馆的一部分,该档案存储了来自各个联邦机构的记录。

恢复数据

但这只是工作的开始。“这些磁带的退化是一个严重的问题,”Nagihara解释道。“我们与一些公司合作,这些公司在从旧的退化磁带中提取数据方面很有经验。另一个主要挑战是处理从这些磁带恢复的数据,这些磁带记录了从各种剩下的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单个仪器的数据集合中,然后将它们加工成具有科学意义的数字,如温度。同样,我们在计算这些处理步骤的过程中经历了无数的备忘录和报告。这又花了几年的时间。

当研究人员分析这些数据时,他们发现接近表面的探针显示温度上升的速度比埋深较深的探针更快和更高。这表明热量实际上开始于地表,而不是地表下方。

变黑的风化层

当科学家们查看月球勘测轨道飞行器着陆地点的照片时,他们发现宇航员植入探测器的地点周围的土壤比未受干扰的区域要暗,这将减少反射回太空的太阳辐射。宇航员在执行任务期间拍摄的照片也显示了他们在地面上留下的脚印和其他变化。

沃尔特·基弗是月球和行星研究所的一名科学家,也是Nagihara的合著者之一,他在一封电子邮件中解释道,加热效应“是非常局部性的”。它只发生在宇航员的活动集中的地方,特别是沿着他们的脚印(或漫游者的足迹),并且在那里他们做了大量的工作收集样本和部署实验。最大的受影响区域很可能是试验部署区,它的直径为20-30米(66-98英尺),并广泛工作。这些地方的土壤变暗了,随着时间的推移,加热会慢慢向下传播。

“然而,侧面没有行走的区域会更凉爽,有助于减少向下传播的热量。”由于这个原因,我预计总体影响不会太大,但我们还没有详细计算。

在这篇论文中,研究人员指出,未来月球上的热流测量应该考虑到部署探测器的影响。但除此之外,变暖效应对月球环境的影响并不大。基弗说,宇航员在未来月球基地附近的活动可能会产生同样的效果,但气温上升幅度会很小,可能不会穿透很远。

正如Nagihara所解释的,回收的磁带包含了阿波罗宇航员在月球上部署的所有仪器的数据,还有更多的东西需要从这些设备中学习。“我只用了来自热流实验的数据,”他写道。磁带上有许多其他实验的数据。我们也在处理来自其他实验的数据,并将它们与NASA的数据仓库存档,并将它们提供给其他行星研究人员。例如,通过分析这些磁带上的数据,我的一个同事发现月球上的地震比之前报道的要多。

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