月球瞬变现象 (英语:transient lunar phenomenon (TLP) 或 lunar transient phenomenon (LTP) )是月球 表面亮度、色泽或外观上的短暂变化。
该图基于巴巴拉·米德尔赫斯特和帕特里克·穆尔 对300处月球瞬变现象调查所绘制,显示了所发生事件的大致分布。红色是散发红色调事件;黄色为其余类型事件。
由流星体撞击月球表面发生爆炸产生的光度变化,称为“月闪”现象。
有关月球瞬变现象的说法至少可追溯至1000年前,一些目击者或有声望的科学家曾独立地观察到这一现象。但大多数报道的月球瞬变现象都无法再现,令它不足以用作区分假说 或解释起源的对照实验 。
大多数月球科学家都承认瞬态事件,如月球地质史 中所发生的释气 和撞击事件 ,但问题的焦点在于此类事件发生的频率。
1968年帕特里克·穆尔 在他参与合编的美国宇航局 R-277 技术报告《月球事件报导年鉴》中[ 1] ,创建了“月球瞬变现象”这一术语。
报告的月球瞬变现象范围包括从雾斑到月球景观的永久性改变。卡梅伦[ 2] 将这些分为:
气体,涉及云雾和其他形式的朦胧状态;
颜色发红;
变绿、变蓝或变紫色;
变亮;
变暗。
存在大量二种类型的月球瞬变现象[ 1] [ 2] ,从公元6世纪以来累计记录有2,254次。这些事件中最为可靠的,至少三分之一是来自阿里斯塔克斯高原 附近。以下是一些较为著名的瞬态现象历史记录:
公元1178年6月18日,五位或以上坎特伯雷 教堂的僧侣报告了日落后不久发生在月球上的剧变。“一弯明亮的新月像往常一样,月牙朝东,突然它的上角端一分为二,从中迸发出一团火焰,随后火光、热灰和火花喷溢而出,距离相当长。与此同时,月亮下半段身体在不停地扭动,当时这一切令人十分惊恐,告诉我这些话的人说,从他们的眼中望去,月亮抽搐得像一条受伤的蛇,然后又恢复常态。这种现象重复了十几次或更多,跳跃的火焰不停变幻着形状,然后又回复正常。接下来,在这些变化之后,沿整个月牙,从一端到另一端被蒙上一层黑影”。这一描述似乎有些荒诞,可能是因为当时公众缺乏对天文现象的了解[ 3] [ 4] 。1976年,地质学家 杰克.哈同提出,这一切是在描述焦尔达诺·布鲁诺陨石坑 的形成。然而,最近的研究表明,1178年的事件似乎不太可能与焦尔达诺·布鲁诺陨坑的形成有关,甚至不一定是月球瞬变现象。因为,一次足以留下直径达22公里陨石坑的大撞击所溅发出的数百万吨碎岩将会在地球上空形成空前激烈、长达一周的流星暴 。但在任何现有的历史记录(包括世界各地的天文档案),都没发现这种令人难忘的流星暴[ 5] 。有鉴于此,人们怀疑这群僧侣(也是该事件唯一的目击者)是从所处的特定位置,偶然看到一颗从远处月球方向迎面而来在大气层中爆炸的流星[ 6] 。
1540年11月26日,在澄海 和雨海 之间出现了一次瞬变现象,该事件被刻画在一幅临时木刻上[ 7] 。
1725年8月16日晚,意大利天文学家弗朗西斯科·比安基尼(Francesco Bianchini)看到一条微红的光带,“像一根从一端直伸另一端的棍棒”,沿卵状的柏拉图陨石坑 主轴线穿过了坑底[ 8] 。
1787年4月19日晚,英国天文学家威廉·赫歇尔 爵士在月球幽暗部位发现了三块赤红色亮斑[ 9] 。他将这一观察报告给了大不列颠国王 和爱尔兰国王 乔治三世 和其他天文学家。赫歇尔将此现象归认为火山爆发 ,并察觉到这三块光斑中最亮的一个光度比4月10日发现的彗星还要高。就在赫歇尔发现这一现象的同时,意大利帕多瓦 上空荡漾着极光 波纹(北极光)[ 10] 。距北极圈如此远的南方出现极光活动非常罕见。1787年5月,就在帕多瓦极光和赫歇尔发现亮斑后不久,太阳黑子 数量达到了顶峰。
1787年12月,一位名叫丹戈斯(d'Angos)的马耳他 观察者看到了一个发光点[ 11] 。
1789年9月26日,德国天文学家约翰·希罗尼穆斯·施罗特 在阿尔卑斯山 东麓发现了一个小亮点。它出现在月球的夜晚侧,裸眼看上去像一颗5星等 恒星[ 12] 。
1789年10月15日,约·希·施罗特在月球夜晚侧靠近柏拉图坑 和雨海 的地方,又观测到两次明亮的光爆,每一次都由许多单独的小火花组成[ 13] 。
1790年,威廉·赫歇尔 爵士在月蚀 时看到了一个或多个星闪现象[ 11] 。
1791年11月1日至2日,约·希·施罗特注意到波希多尼环形山 坑底上碗状的“波希多尼斯 A”坑 内没有阴影[ 14] 。
1794年,有报道称,可用肉眼看到月球上的一座火山 [ 11] 。
1901年9月30日,一张通过赤道式折轴望远镜拍摄的照片,显示碗状的“波希多尼 C”坑是一个没有阴影的细长亮点,尽管这张照片拍摄于日落前不久的波希多尼环形山 [ 27] 。
1902年,法国天文学家阿尔伯特·沙博诺(Albert Charbonneaux)在巴黎天文台 用33英寸的默东折射望远镜 在特埃特图斯陨石坑 以西观测到一片白云[ 28] 。
1905年,德国天文学家弗里德里希·西蒙·西蒙·阿琴霍尔德(Friedrich Simon Archenhold)在波希多尼环形山 坑底碗状的“波西多尼 C”坑位置上观察到一个亮斑[ 29] 。
1912年5月19日,奥地利天文学家兼火箭先驱马克斯·瓦利埃(Max Valier)注意到月球夜晚侧有一小块红光区[ 23] 。
1913年1月,威廉·亨利·皮克林 在艾因马尔特陨石坑 观测到了一系列最后一次喷发中的白色物质[ 30] 。
1913年6月15日,英国土木工程师兼天文学家威廉·莫(William Maw)在索思环形山 南部观察到一块“小红斑”[ 31] 。
1931年2月22日,朱利亚 (Joulia)在阿里斯塔克斯陨石坑 观察到淡红色光。同年(1931年),在同一地点,英国商人兼业余天文学家沃尔特·古达克和莫尔斯沃思观察到蓝色“眩光”[ 23] 。
1931年6月17日,吉丁斯(N.J.Giddings)和他的妻子在月球夜晚侧观测到了不寻常的闪光(类似闪电现象)[ 32] 。
1939年8月2日,英国月球观测者帕特里克·穆尔 注意到,环壁平原施卡德环形山 的内部细节被浓雾遮盖[ 25] 。
1940年,美国业余天文学家大卫·巴克罗夫特(David P.Barcroft)观察到风暴洋 利希滕贝格陨石坑 的附近呈明显的红棕色[ 15] 。另见约翰·海因里希·冯·马德勒 1830年至1840年的发现,以及1951年鲍姆(Baum)和1988年希尔(Hill)的发现。
1941年7月10日,美国业余天文学家沃尔特·哈斯(Walter H.Haas)注意到,在风暴洋南部的汉斯廷陨石坑 附近有一个移动的白光点[ 33] 。
1944年8月31日,威尔士 出生的工程师兼业余天文学家休·珀西·威尔金斯 认为,有环壁平原施卡德环形山 坑底朦胧着一层薄雾。里面的一些小陨石坑,通常都有清晰的阴影,在阳光斜照下,像一些突出的白点[ 25] 。
1947年1月3 0日,哈罗德·希尔观察到厄拉多塞陨石坑 中央山群的主峰阴影异常地消失了[ 34] 。
1948年4月15日,桑顿(F.H.Thornton)用一架9英寸反射望远镜观察柏拉图坑 时,注意到一个瞬间但耀眼的闪光,他形容非常像一枚在约10英里高空临空爆炸的防空炮弹 一般,呈现橙中泛黄的闪光[ 35] 。
1948年5月20日,英国业余天文学家理查德·鲍姆(Richard M.Baum)注意到菲洛劳斯环形山 东北部有一道微红的泛光,在观察15分钟后,它才从视线中消失。三年后,他在利希滕贝格陨石坑 以西又观察到另一道红光[ 36] 。
1949年2月10日,桑顿用一架18英寸英寸反射望远镜观察了施勒特尔月谷 的眼镜蛇头部,并记录了“该地区数英里内笼罩着一团白色的蒸汽”[ 25] 。
在1949年11月以及1950年6月和7月,巴特利特注意到希罗多德陨石坑 中央部分有一块白斑[ 24] 。
1951年,理查德·迈尔·鲍姆(Richard Myer Baum,1930-2017年)观察了风暴洋 利希滕贝格陨石坑 附近的区域,并报告该地区呈现出粉玫瑰色,持续一段时间后才逐渐消褪[ 15] 。另见约翰·海因里希·冯·马德勒 1830年至1840年的发现,以及1951年鲍姆(Baum)和1988年希尔(Hill)的发现。
1953年11月15日,利昂·斯图尔特博士在帕拉斯陨石坑 东南约10英里处拍摄到了月球闪光,闪光持续了8至10秒时间。按照邦妮·布拉蒂(Bonnie Burati)的说法,这是一次表面撞击,撞击物坐标就位于北纬3.88度、西经357.71度处。
1954年5月11日,彼得·卡特摩尔(Peter Cattermole)观察到厄拉多塞陨石坑 内中央山脉消失不见了,尽管周围的地貌细节仍清晰可见[ 25] 。
1954年,帕特里克·穆尔 发现了穿越亥姆霍兹环形山 的奇异射线 特征[ 37] 。
1955年6月25日,登山运动员兼业余天文学家瓦尔德马尔·阿克塞尔·菲尔索夫(Valdemar Axel Firsoff)在西奥菲勒斯环形山 观察到一层薄雾[ 25] 。
1955年7月15日,瓦·阿·菲尔索夫又在希罗多德陨石坑 内观测到一道“伪中央峰”阴影[ 38] 。
1956年1月16日至17日,加利福尼亚州伍德兰市的罗伯特·迈尔斯(Robert Miles)注意到危海 东面闪烁着一道白色或亮蓝色的光[ 39] 。
1958年11月2日,苏联 天文学家 “尼古拉·亚历山德罗维奇·科济列夫”(Nikolai Aleksandrovich Kozyrev)使用配带光谱仪 的48英寸(122厘米)反射望远镜,观察到发生在阿方索环形山 中央峰上为时半小时的明显“喷发”。从这段时间所得到的光谱图显示了由C2 和C3 分子形成的明亮气体喷发带[ 40] 。同时在第二幅光谱图中,他注意到“中心区域的亮度显著上升,并呈现出异常的白色”。然后,“亮度突然开始下降”,所得到的光谱值又回复正常。
1958年11月19日,纽瓦克的雷蒙德·杰·斯坦(Raymond J. Stein)观察到阿尔佩特拉吉斯环形山 的阴影发生了变化[ 41] 。
1958年12月23日,希腊月球观测者注意到施卡德环形山 呈现绿色[ 42] 。
1963年10月29日,亚利桑那州弗拉格斯塔夫 洛厄尔天文台 的两位航空图和信息中心制图员,詹姆斯·克拉克·格里纳克(James Clarke Greenacre)和爱德华·巴尔(Edward M. Barr)[ 43] 在月球眼镜蛇头西南侧、施勒特尔月谷 东南一座山丘上以及阿里斯塔克斯环形山 西南内壁,手工记录到非常明亮的红、橙、粉色光现象[ 44] [ 45] 。该事件引起了人们对月球瞬变现象报告态度的大转变。根据威利·莱伊(Willy Ley)的说法:“业内的第一反应自然是惊讶,接下来则是歉意,而歉意的对象正是早已过世的伟大天文学家,威廉·赫歇尔爵士” [ 46] 。美国天文学家威尼弗雷德·索泰尔·卡梅隆(Winifred Sawtell Cameron)所作的陈述(1978年,第778号事件)写道:“这一切与11月的发现激起了人们对月球的极大兴趣和观察”[ 47] 。此发现的可信度源于格里纳克作为一名无可挑剔的制图员的模范声誉,而非任何其他的照片证据。
1963年11月1至2日晚上,也就是格里纳克事件后的几天,在法国比利牛斯山 日中峰天文台(Observatoire du Pic-du-Midi),兹德内克·科帕尔(Zdeněk Kopal)[ 48] 和托马斯·拉克姆(Thomas Rackham)[ 49] 拍摄到了首张月表大范围发光的照片[ 50] 。他们发表在《科学美国人 》杂志上的文章将此变成了最广为人知的月球瞬变现象事件 [ 51] 。与其他人一样,科帕尔认为产生这一现象的原因可能是太阳高能粒子 [ 52] 。
1964年7月16日,美国变星观测者协会 成员托马斯·克拉格(Thomas A.Cragg,1927-2011)观察到静海 卫星坑“罗斯 D” 东南一座直径3公里的“临时山丘投下的一道阴影”[ 25] 。
1965年11月15日,位于马里兰州 安纳波利斯的三叉戟工程联营公司工作人员通过月球闪烁装置观察到一种色变现象,该现象至少持续了四个小时[ 53] 。
1966年4月30日和5月1日,彼得·萨托里(Peter Sartory)、帕特里克·穆尔 、林斯多尔(P.Ringsdore)、莫斯利(T.J.C.A.Moseley)和科尔万(P.G.Corvan)等人在伽桑狄环形山 东部坑底观察到一个红色的楔形[ 54] 。
1967年,阿尔马天文台的莫斯利(T.J.C.A.Moseley)在帕罗特环形山 区记录到一次闪光[ 11] 。
1968年,麦克康奈尔(J.C.McConnell)报告说,波希多尼环形山 的东北壁看上去似乎有些模糊不清,但其余部分仍清晰可见[ 11] 。
1968年4月13日月食 期间,美国宇航局 戈达德太空飞行中心 的维尼弗雷德·卡梅隆注意到月球上有许多星状的小点,与她一起的观察人员都看到了这一现象[ 11] 。
基尔顿(K.E.Chilton):“在月球某些区域,光线有时会发生偏振。1968年9月18日夜晚,为降低眩光,我通过偏振滤片观察高斯环形山 ,发现陨坑东侧壁消失了。当旋动滤光片时,该坑壁又重新出现,表明该区域反射偏振光。但自那时后,在同一地区进行检查时,这一现象再没被看到过”[ 11] 。
1968年10月31日,奇尔顿在厄拉多塞陨石坑 观测到一道红色辉光,持续了5到6分钟,然后逐渐消隐[ 11] 。
1969年阿波罗11号 任务期间,休斯顿 向阿波罗11号发出无线电通讯:“我们得到报告,在阿里斯塔克斯陨石坑附近显示有月球瞬变现象,如有时间,请进行观测”。西德波鸿 的天文学家在月球表面观察到一道明亮的光芒—类似吸引了数世纪月球谜们的怪异冷光。这一报告被发送至休斯顿,然后由休斯顿传给宇航员。宇航员收到信息后立刻报告:“嘿,休斯顿,我现在正朝北面的阿里斯塔克斯坑望去,那里确实比周围区域更耀眼,似乎有一些荧光”[ 55] 。
1992年,巴黎天文台 的奥杜安·多尔菲斯(Audouin Dollfus)用一架口径1米(3.2英尺)的望远镜观察到朗伦环形山 坑底上的反常特征。虽然1992年12月29日当晚的观测结果一切正常,但第二天晚上记录到的反照率 和偏振 特征异常高,在六分钟的数据收集过程中,这些现象一直没发生变化[ 62] 。三天后的观测结果显示,又出现类似的现象,但范围较小。虽然该区域的观察条件接近镜面,但有人认为,观测到的振幅与镜面反射 的阳光不一致。最能被接受的说法是由泄出气体形成的颗粒云雾所导致的光散射,该陨坑坑底的裂隙被认为是气体的可能来源。
对于月球瞬变现象的解释都可归集于以下四种:释气、撞击事件、静电现象以及不良观测条件。
一些瞬变现象可能是由月球地下洞穴群中释出的气体所引起。这些气体据说 [来源请求] 显示独特的淡红色,有的呈现如白云或朦胧的薄雾。大部分出现的瞬变现象都与底表开裂的陨石坑、月海 边缘区或其他有火山地质活动的地方有关。然而,这些都是月球上最常见的目标,这种相关性可能是一种观测偏差。
支持释气说的证据是,月球探勘者 号的α粒子 光谱仪数据显示了最近泄出在月表的氡 气[ 68] 。特别是阿里斯塔克斯陨石坑 和开普勒陨石坑 附近释放的氡气,就产生于该卫星运行的两年间。这些观察结果反映了月表气体的扩散是缓慢而难以察觉的,或是由一系列间歇的喷发所构成。而支持爆炸性释气的证据为,月球表面有一处直径约3公里(1.9英里)的区域,因释气事件而“最近”才发生了改变[ 69] [ 70] 。该特征的年龄据认为在100万年左右,这表明此类大的现象只是很少发生。
不断发生在月球表面的撞击事件,大多与流星雨 期间的微陨石有关。地球上的天文台已多次或同时检测到此类事件的撞击闪光[ 71] [ 72] [ 73] [ 74] 。通过摄像机拍摄的撞击记录自2005年来就一直存在,其中许多次就与流星雨有关[ 75] 。此外,欧洲航天局 的SMART-1 卫星[ 76] 、印度 的月球撞击探测器及美国宇航局 月球坑观测和传感卫星 都检测到碰撞后产生的撞击云。撞击事件在月表会留下明显的痕迹,通过分析事件发生前后的高分辨率照片就可检测出来。在克莱门汀号 (全球分辨率100米,选定区域7-20米)和SMART-1 卫星(分辨率50米)环行期间没有检测到新形成的撞击坑。
拍摄的八帧月球克拉维斯环形山 的单独视频,显示了地球大气层对天文图像产生的影响效果。
有提议认为,静电 可解释部份月球瞬变现象。其中一种可能是近表地层(如岩石)断裂所产生的电磁效应 ,它会对所有可能存在的气体充电,如吹入的太阳风 或放射性 核元素衰变产物 [ 77] 。如果这发生在月球表面,随后这些气体的放电将引发在地球上可看到的瞬变现象。另一种可能是尘埃云中悬浮颗粒的摩擦起电效应 ,引发了地球上可见的静电放电现象[ 78] 。最后,月球昼夜线 附近带静电的悬浮尘埃也可能会引发此等现象[ 79] 。
许多瞬变现象很可能与月球本身并没有关系,只是由于不利的观测条件或地球自身的有关现象所造成。例如,一些报道中所观测到的月球瞬变现象是因为使用了只具备近距分辨率的望远镜。地球大气层会造成明显的短暂失真,而这种失真亦有可能会与真实的瞬变现象混淆(一种称为视宁度 的效应)。其他非月球因素的解释包括地球轨道卫星、流星以及观测误差[ 73] 。
月球瞬变现象报告面临的最大问题,就是这些现象中绝大多数要么由单个的观察者,要么是在地球上某一单独位置(或两者都有)所发现。用于支持众多报道瞬变现象存在的证据都发生在月球的同一地方,然而,并没有多位观察者在地球不同地方对同一"事件"的目击报告,因此,必须以谨慎的态度来面对这些。正如上面所讨论的,对某些事件同样可信的说法是:它们是由地球大气层扰动造成的。但如果某一事件同时在地球上两个不同的地方被观察到,那么,这就可以作为反驳大气层原因的证据。
为甄别克莱门汀号 飞船绕月期间通过业余天文学爱好者网络所报导的月球瞬变事件的真伪,曾进行过一次分析。在数个报导过的事件中,选择了其中四个飞船之前和之后所拍摄的照片,然后对这些照片进行仔细的比对,但结果显示它们与网站上的图片并没有明显的差别[ 80] 。但这并不一定意味着这些报告就是观测误差,有可能是释气事件后月球表面并未留下可见的痕迹,然而,这也并不意味就肯定了这些事件都是真实的瞬变现象。
月球和行星观察协会以及英国天文协会目前正在协调各天文台重新观察曾报导发生过月球瞬变现象的地点。通过记录这些特征在相同光照和摄动 条件下的外观,可判断一些报告是否只是观察者因视觉偏差而造成的误解。此外,借助数字图像对大气层产生的光色散、宁视模糊和光散射的模似,可确定这些因素能否来解释一些早期报告的月球瞬变现象。
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