月球目前的大气层极其稀薄,近乎于真空状态。这主要是因为月球的引力太小,无法束缚住空气。空气中的分子运动速度很容易达到逃逸速度,所以都泄漏到外太空去了。
月球的引力只有地球的六分之一,这个微弱的引力虽然可以保留住一些微弱的气体,但数量极少。实际测量结果显示,月球大气密度在地球海平面大气密度的 10 的负 13 次方到 10 的负 14 次方之间,比地球上人工机械抽气制造的 “真空” 还稀薄。
月球大气层主要由少量逃逸气体组成。其来源一方面是月球早期地质活动,比如火山和各种月球地裂缝内的氡和氦等放射性衰变所释放出的气体。月球大气中主要成分是氩和氦这类惰性气体也暗示了这一来源。另一方面,表面比较松软的,含有氢和干冰的陨星坠毁在月球上也可能带来一些气体。
此外,月球虽然距离地球 38 万公里,但仍运行在地球吸引的 “周边气体晕” 之内。这个气体晕在背对太阳的一面,厚度达 60 万公里,使得月球表面并非绝对的真空。不过,即使有这些微弱的气体存在,月球的大气层与地球和太阳系内其他行星的大气层相比,仍然可以忽略不计。以月球表面每立方米体积和月球白天的环境为基准,月球近月表每立方米中含有氩原子 400 亿个、氦原子 400 亿个、钠原子 7000 万个、钾原子 1700 万个、氢原子 1600 万个,合计一立方米空间内有 800 亿个气体原子。看着数目可观,但实际上仍然非常稀薄,远远低于地球大气层的密度。
二、若有大气层会如何(一)温差减小与陨石防护如果月球有大气层,昼夜温差将会显著减小。在地球上,大气层起到了调节温度的重要作用。白天,大气层可以阻挡一部分太阳辐射,使地表温度不会过高;夜晚,大气层又能起到保温作用,减少热量散失。同理,若月球有大气层,白天的高温和夜晚的低温都会得到缓解。据资料显示,月球表面阳光直射地区最高温达 127℃,夜晚表面温度可降低到 -183℃,如此巨大的昼夜温差使得生命存在的可能性大大降低。而有了大气层后,昼夜温差的减小将为生命的诞生和生存创造更适宜的温度环境。
同时,大气层还能为月球提供陨石防护。目前,月球表面布满了陨石坑,这是因为月球没有大气层的保护,陨石可以直接撞击月球表面。而在地球上,大气层可以使陨石在进入大气层时与空气摩擦产生高温,从而燃烧殆尽或减小其体积和速度,降低对地球表面的破坏。如果月球有了大气层,陨石在进入月球大气层时也会经历类似的过程,大大减少陨石对月球表面的袭击,为生命的存在提供更安全的环境。
(二)生命存在的可能性尽管有大气层能改善一些条件,但月球缺乏液态水、自转等因素仍限制生命存在。生命的存在需要多种条件,其中液态水是至关重要的。目前,月球上没有液态水的存在,这使得生命难以诞生和生存。虽然有研究表明,在月球形成的早期可能存在过液态水和大气层,但随着时间的推移,这些条件逐渐消失。
此外,月球的自转也对生命存在产生影响。月球被地球潮汐锁定,永远都是一面向着地球,自转公转同步,昼夜交替极其缓慢,差不多一个月产生一次昼夜交替。这种缓慢的昼夜交替使得月球表面的温度两极分化严重,无法形成四季轮回和常见的水循环。而在地球上,四季轮回和水循环对生命的诞生和发展起到了重要作用。
同时,月球的引力和重力也对生命存在构成挑战。月球的引力只有地球的六分之一,重力太小可能对生物的多样性产生巨大威胁。地球上各种生物对生态系统的调节使得生物之间协调发展,而在月球上,由于重力小,可能只能形成一些适应低重力的生物,生物多样性受到极大限制。
综上所述,虽然月球有大气层会改善一些条件,但由于缺乏液态水、自转等因素的限制,即使有大气层,月球上出现生命的可能性仍然很低。我们应该珍惜地球这颗来之不易的星球,它具备了生命存在的多种条件,为我们提供了适宜的生存环境。
三、人类能否制造大气层(一)理论可行性从理论上来说,人类未来或许有能力给月球制造大气层。如果人类拥有足够先进的技术,就有可能通过将巨量的水资源和质量转移到月球的方式来增加月球的质量。当月球质量增大后,其产生的引力也会相应增强,从而有可能束缚住大气层。科学技术的不断发展可能会赋予人类比神还强大的技术力量,让曾经看似不可能的事情变为可能。然而,这无疑是一个超级工程,面临着诸多难以想象的困难。首先,要将巨量的资源转移到月球,需要解决运输、能源等一系列问题。目前人类的技术水平还远远无法实现如此大规模的资源转移。
(二)与火星对比相比月球,火星本身就拥有一个稀薄的大气层。而且,火星两极和地下拥有大量的固态和液态水,有人设想将氢弹射向火星两极地区,气化固态水变成火星大气层。火星曾经也有过较厚的大气层,但后来由于磁场消失,大气层被太阳风剥离。尽管火星的大气层也很稀薄,但毕竟为改造提供了一定的基础。而月球的引力束缚不住大气,要制造大气层首先得给月球增加质量增强引力,工程难度远远大于火星。目前,美国的埃隆・马斯克已经在建造火星飞船,计划在 2024 年启程前往火星,这也显示出人类对火星殖民的更多关注和努力。
(三)实际不可行性实际上,在月球建立大气层是不可行的。月球的质量大约是地球的 1/81,重力只有地球的 1/6,这意味着月球没有足够大的表面重力来维系大气层。而且,月球白天表面温度可以高达 127 摄氏度,高温会使气体分子的热运动克服月球那不够大的表面重力,导致气体逃逸。此外,即使人类有能力给月球增加质量,这也是一个极其浩大的工程,需要耗费巨大的资源和时间。在目前的技术条件下,人类根本无法实现。所以,综合考虑各种因素,在月球上建立大气层在实际操作中是不可行的。
四、总结与展望月球目前的大气层极其稀薄,近乎真空状态。这主要是由于月球质量小,引力不足,无法有效束缚气体分子。人类制造月球大气层在理论上存在可能性,但实际操作面临巨大挑战。
从现状来看,月球大气层的稀薄使得月球昼夜温差极大,缺乏对陨石的防护,同时也限制了生命存在的可能性。尽管月球曾在 35 亿年前有过较为浓密的大气层,但如今已无法维持。
在人类制造大气层的可能性方面,虽然理论上可以通过转移巨量水资源和质量到月球以增加其引力来束缚大气层,但这是一个超级工程,目前人类技术远远无法实现。与火星相比,火星本身有稀薄大气层和大量固态、液态水,改造难度相对较小。而月球由于质量和重力问题,建立大气层面临着气体逃逸和工程浩大等难题,实际不可行。
然而,对月球大气层的探索仍具有重要意义。首先,通过研究月球大气层的现状和可能性,可以推动相关科研和产业发展。例如,开发复杂的探月科学技术可以带动基础科学研究和高科技发展,促进多学科交叉融合。其次,探索月球大气层有助于我们更好地了解地球起源与演化,月球作为研究地球早期信息的 “最佳标本”,可以帮助我们认识生命、地球、太阳系以至整个宇宙起源和演化的历史。此外,虽然目前在月球建立大气层不可行,但对月球的探索可以为人类未来开发利用月球资源做准备,月球上丰富的矿产资源和可能存在的水资源,有望成为人类飞向火星、开展深空探测的天然航天港。
尽管面临诸多挑战,但人类对月球大气层的探索不会停止。随着科技的不断进步,我们或许能够找到新的方法和技术来克服当前的困难。未来,人类可能会在月球上建立气压舱等设施,为进一步探索和利用月球资源提供条件。同时,对月球大气层的研究也将为我们理解宇宙中其他天体的大气层提供宝贵的经验和启示。总之,虽然月球大气层的问题充满挑战,但探索的意义重大,我们期待着未来在这一领域取得更多的突破和进展。
只能制造基地供少数人生存,改造大气层你可真能想