发布单位:台北市立天文科学教育馆

Thorium concentrations on the Moon.

  一个覆盖了将近四分之一月球表面积的陨石坑,揭露了月球这颗卫星形成的新讯息。科学家利用放射性元素钍,针对南极-艾特肯盆地撞击产生的物质进行分析后,能够细部推演月球地函及地壳发展的时间线,这项结果对于理解月球的形成和演化有着重要意义。

  月球上的南极-艾特肯盆地放在太阳系之最里也相当突出,它的直径约2550公里,深达8.2公里,是太阳系中前几名的撞击坑。它在大约43亿年前的一次剧烈撞击下产生,当时的月球依然非常炎热,可塑性也极强,该次的撞击会从月球表面下挖出大量物质。

  我们都知道月球以同一面面对着地球,这使得研究位于月球另一侧的撞击坑并不容易,现在科学家针对该次撞击进行模拟,发现喷出物应该落在月球表面与钍沉积物相对应的位置。面对着地球的这一面,布满了黑斑,这些被称为月海的结构,实际上是月球远古火山或熔岩活动所形成的黑色玄武岩平原;相较之下,背对地球的那一面,颜色要浅得多,月球背面的地壳也更厚。

  科学家检测到的大部分钍都出现在近的这一侧,所以它的这种分布通常被解释为与两侧的差异有关,但对于南极-艾特肯撞击坑的分析后,似乎又是另一个故事。

  月球上的钍是在熔融时期沉积下来的,此时约为45亿至44亿年前,月球虽被熔融状态的岩石所覆盖,但也逐渐冷却和凝固,这个过程中,密度较大的矿物会下沉到更深处成为地函,较轻的则会浮上顶部形成地壳。而钍不容易与其它矿物互融,它就像一层油一样被夹在两个熔融层之间,过一段时间才会渐渐向地核下沉,而此时,一颗极大的陨石撞击月球时,挖出了大量的钍层,溅遍了月球近地球的一侧。

  该陨石也撞击并融化了更深的岩石,而更深层的岩石不含钍,因此两侧的表面物质似乎有很大的不同,研究人员最近在该撞击坑中找到了几处原始的钍矿床,期望成为未来探月任务中需要拜访的重要地点,该研究被发表在《地球物理研究期刊:行星》。(编译/台北天文馆研究组技佐许晋翊)

资料来源:Science Alert

发布单位:台北市立天文科学教育馆

  最近有一组中国与意大利、冰岛等研究人员所组成的团队,尝试以机器学习的演算法自动辨识并记录月球上超过了十万个陨石坑的位置,是原数据的十倍以上。在发表于《自然-通讯》期刊中的论文上,研究团队描述了演算法的架构,及如何利用中国发射的月球轨道卫星收集数据,用来训练电脑辨识陨石坑。

  过去在月球上绘制陨石坑的地图是一个旷日废时的过程,通常都是由是科学家一个一个纪录,并把卫星影像中的陨石坑等观测结果转移到月球的地图上。而该团队利用人工智能的方法,以机器视觉来辨识陨石坑,将大幅增加计数的效率。

  月球陨石坑可能存在多种形式,因此教电脑识别月球陨石坑并不容易。陨石坑可能有部形状,年份也不同,定义好的特征可能也会随时间演化。但科学家还是想在月球上绘制所有陨石坑的地图,并为每个陨石坑标记年份,能提供一种方式来研究太阳系的历史。

  研究团队利用中国嫦娥一号和嫦娥二号的数据获取广阔的月球视野,该数据也用来分析嫦娥五号降落地点收集的资料。机器学习帮助辨识了月球中低纬度地区的陨石坑,这项全新的演算法共纪录了109,956个陨石坑,节省下来的人力成本可用于陨石坑的个别地质分析中。(编译/台北天文馆虞景翔)

参考资料:Chen Yang et al. Lunar impact crater identification and age estimation with Chang'E data by deep and transfer learning, Nature Communications (2020). DOI: 10.1038/s41467-020-20215-y

资料来源:Nature

发布单位:台北市立天文科学教育馆

月球地质图的细节。

  这张月球地质图是由美国NASA、德州的月球行星研究所和隶属于美国地质调查局(USGS)的天体地质科学中心共同绘制的,可说是目前最详细的月球岩石组成图。

  这张地质图的比例尺为1 : 5,000,000,从六张阿波罗时代的地图以及最近的卫星图像收集的数据编制而成,并利用地理应用软件将各个部分拼凑成一个连贯的整体。科学家不仅结合了几个新旧的数据,还对岩石的名称、描述和年代进行标准化的动作。

  月球地质图的资讯包含:陨石坑、山峰、裂缝、山脊、断层,和其他不规则位置。在登月任务中收集的岩石样本也有助于对月球的研究。未来,专家还将计划制作更详细的地质图。

  月球确实有地壳、地函和地核,但是它没有像地球一样拥有构造板块。若能绘制出其45亿年的历史图——如何形成的、如何演变以及相撞的所有过程,将是进一步了解月球地质的一种方式。

  美国NASA目前正计划在2024年将人类再次送上月球,毫无疑问,将会参考这张新地图。(编译/台北天文馆吴典谚)

月球地质图论文资料链接:
https://www.hou.usra.edu/meetings/lpsc2020/pdf/2760.pdf

资料来源:Science Alert

发布单位:台北市立天文科学教育馆

  大约两个月前发射升空的创世号(Beresheet)月球登陆探测器在4月11日进行登陆时,在月球表面上方10公里处主引擎发生异常。尽管团队在距离月球表面150公尺时重新启动引擎,但为时已晚,创世号(Beresheet)在国际标准时间19时23分以大约时速480公里的速率坠毁在预定登陆的宁静海上。

(图1)Beresheet在月球表面上空22公里处拍摄的自拍照。SpaceIL

  创世号(Beresheet)是由以色列民间组织SpaceIL研发的月球登陆器,SpaceIL也是目前第一个尝试登月的民间组织。这项计划是为了参加Google月球X大奖比赛所提出,尽管在最后期限之前没有团队完成登月计划,SpaceIL依然继续进行登月任务的准备。终于在2019年2月21日,创世号(Beresheet)透过美国SpaceX公司的猎鹰9号火箭从卡纳维拉尔角(Cape Canaveral)空军基地发射升空,并花费了53天抵达月球。在前往月球途中,创世号(Beresheet)也传回了一连串地球与月球,以及月球表面的照片。

(图2)从Beresheet发回的最终图像,图中的大型火山口名为Hypatia。 SpaceIL

  这项计划总共耗资一亿美元,资金来源主要是透过私人捐助。虽然任务以失败告终,但X大奖基金会主席Peter Diamandis 宣布,SpaceIL将获得该基金会100万美元的赞助,用于开发「Beresheet 2.0」。

  2019年是人类登陆月球50周年。在以色列之后,印度与中国在2019年也有登月的计划,其中印度的月船2号预定在2019年7月发射升空,争取第四个成功登月的国家宝座,后续发展亦相当令人期待!(台北天文馆王彦翔/编译)

资料来源:Sky & Telescope

发布单位:台北市立天文科学教育馆

  中国大陆的嫦娥四号不但创造首次在月球背面登陆的历史, 更传回首张月背地面的全景照片。这艘登陆艇在1月2日登陆于186公里宽的Von Kármán陨石坑,并放下所携带的玉兔二号月球车,但是月球背面最近是白昼,在没大气层隔热下,温度会高达摄氏一百多度,因此登陆艇从5日开始进入休眠状态,直到10日才成功唤醒。

  这张1月11日公布的全景照是嫦娥四号所拍摄,因此可以清楚看见在外侧的玉兔二号以及行驶月面的轮胎痕迹。在全景照片中还显示嫦娥四号登陆艇本身的科学仪器,如中性原子分析仪、月表中子与辐射剂量探测仪等,中国国家航天局(CNSA)表示,仪器已经开始收集资料,并将在几周内传回数据。

1547303242763738.jpg
全景照片

资料来源:Space.com

发布单位:台北市立天文科学教育馆

  中国大陆的嫦娥四号(Chang'e-4)探月太空船2018/12/8从大陆四川的西昌卫星发射中心后,于北京时间2019/1/3上午10:26成功降落月球背面,着陆点为靠近月球南极附近艾特肯盆地(Aitken basin)内的冯‧卡门陨坑(Von Kármán crater),随后透过中国的鹊桥号(Queqiao)通讯中继卫星(communications relay satellite)传回首张在月表上拍摄的月球背面影像。这是全球首度在月球背面着陆的登月艇,是探月史上的重要里程碑。而从登月艇驶出的玉兔二号(Yutu-2)月面车也开始在月面巡航探测,其上设置有全景相机、透地雷达(ground-penetrating radar)和测量月表矿物和化学组成的光谱仪等科学仪器,除探索月球本身外,还能顺便研究太阳的爆发状况和宇宙第一代恒星的辐射等,玉兔二号上甚至还有研究植物与蚕在低重力环境中的交互作用的小型生物圈。


嫦娥四号成功登陆后传回的月球背面影像。Credit:CNSA

  艾特肯盆地很可能是被一颗巨大小行星猛烈撞击所形成的陨坑,直径约2500公里,深约13公里,有天文学家认为这是全太阳系最大的陨石撞击坑。由于可能当时撞击很猛烈,将月球上部地函的物质带至月表,所以若能研究此处的物质成分,或许就可以进一步了解月球内部的化学组成。

  月球内部的分层分布并不均匀,靠近地球一侧的「正面」的月壳比较薄,背面的月壳则较厚,且背面少有被后来月球内部流出的岩浆填平而形成月海的状况,所以月球背面的地质年龄大都较老,而且陨坑数目较正面多且深。嫦娥四号的探索,或许可以提供更多关于为何会造成月球正面和背面如此差异的线索。

  由于月球背面地形崎岖不平,而且因为被月球本身屏蔽讯号而使控制中心无法直接指挥嫦娥四号登陆的过程,所以要在月球背面登陆相当困难,所以中国大陆在2018年5月时先行发射鹊桥号通讯中继卫星,以晕轨道(halo orbit)绕着地月重力平衡的2号拉格朗日点(Lagrange Point 2,L2)位置打转;L2在月球背面一侧,约离月球65,000公里的地方,在月球背面的嫦娥四号便可透过鹊桥号传递讯息回地球。


嫦娥四号透过中继卫星传送讯号回地球。

  嫦娥探月计划分不同的阶段,其中嫦娥一号和嫦娥二号分别在2007和2010年进行绕月探测;嫦娥三号于2013年登陆在月球正面;目前的嫦娥四号登陆在月球背面;而嫦娥五号计划在今年下半年发射,将设计成采样送返地球的任务型态,届时将从风暴洋(Oceanus Procellarum)采集约2公斤的月壤和月岩样本送回地球进行研究;风暴洋位在月球正面,是月表最大的月海。此外,中国大陆还在研议于2025年以后进行载人登月任务。

资料来源:Science


发布单位:台北市立天文科学教育馆

  中国国家航天局(CNSA)2019年1月3日完成了一项历史性壮举,这次被称为嫦娥四号的登月任务,是中国正在进行的登月计划的一部分,最终目标是为载人登月计划铺平道路,届时中国的太空人将首次登上月球。北京时间1月4日,中国国家航天局宣布,「玉兔二号」完成了最后的检查,同一日的下午4点,随后与中继通讯卫星鹊桥(Queqiao)建立通讯网路,使着陆器能够与地球上的任务控制中心进行通讯。

1547123734190848.jpg
图说:玉兔二号行驶于月球背面,由着陆器所摄。

  着陆器于北京时间晚上10时22分左右拍摄了一系列照片,而玉兔二号正停在离着陆点不远的地方,它随后在此处进行科学操作,在接下来的三个月里,将研究南极-艾托肯盆地,以进一步了解早期太阳系和月球的起源。

1547123734724475.jpg
图说:月球的南极盆地附近于早期研究中发现有水冰的存在。

  「玉兔二号」月球车还将是第一个直接研究近年来观察到的水冰沉积的任务,同时也执行一些相当有趣的研究,透过它所承载的月球微生态系统,加热加压的不锈钢容器内部放置了种子及虫卵,以确定陆地生物是否能在月球引力下生长。除了使中国第一次载人登月任务成为可能,这些研究还能成为建设月球基地的前哨站,近年来,中国表示可能会与欧洲太空总署(ESA)合作,建立名为「国际月球村」的理想。

  玉兔二号的其他科学目标包括测量月球岩石和风化层的化学成分、测量月球表面温度、研究宇宙射线、观察日冕等现象;月球背面没有大气的干扰以及来自地球的无线电讯号,因此,利用「鹊桥」卫星上的无线电望远镜进行的研究有望揭示有关早期宇宙的资讯。

  近年来,中国建立了自己的太空计划,俄罗斯和美国棋逢敌手。随着俄罗斯航太(俄文:Роскосмос)登月任务的设计,美国太空总署(NASA)也寻求重返月球,许多人将其比作阿波罗时代,未来几年的太空任务肯定会非常激动人心!

资料来源:Universe Today

发布单位:台北市立天文科学教育馆

  美国夏威夷大学(University of Hawaii)与布朗大学(Brown University)科学家李帅(Shuai Li),以及NASA埃姆斯研究中心(Ames Research Center)Richard Elphic等人,分析来自印度月船一号(Chandrayaan- 1)太空船上的月球矿物绘制仪(Moon Mineralogy Mapper,M3)的侦测资料,结果在月球两极最黑最冷的地方直接侦测到水冰存在的铁证。这些水冰成块状分布,且可能在很久以前就已经堆积在此处。其中月球南极的水冰绝大部分集中在月球陨坑中(下图左),北极的水冰则是零星散布、并不集中(下图右)。

1535203810894890.jpg

  月船一号是印度太空研究机构(Indian Space Research Organization)于2008年发射的月球探测船。M3是透过水冰反光后的特性,以及直接测量水冰分子吸收红外光的程度等方式,来收集月表水冰的分布概况,所以可以分辨固态水冰、液态水和气态水汽之间的差异。

  新发现的水冰大多位在极区陨坑的阴影区内。由于月球自转轴倾角相对于太阳非常小,阳光永远无法照射到这些陨坑内的阴影区,使得阴影区内温度始终低于摄氏零下156.7度(华氏-250度)。

  先前其他观测曾间接发现月球南极可能有表冰(surface ice)的讯号,但这些讯号也能用其他现象解释,例如有反射率不寻常的月壤等。而侦测到的这些水冰之所以称为表冰,是因为它们都在月球表层仅约数毫米深之处,所以未来太空探测或在月表建立基地,都能在此轻易取得水资源。也因此,这次的直接测量铁证相当有意义,让科学家能进一步了解这些水冰如何聚集在这些陨坑阴影内,如何和月球大环境交互作用等,这为未来各太空机构重返月球探测计画提供了关键重点。

资料来源:https://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?feature=7218

发布单位:台北市立天文科学教育馆

  中国长征四号火箭于2018年5月21日5时28分,成功在西昌卫星发射中心将「鹊桥」号中继卫星发射升空。「鹊桥」号是世界首颗运行于455,000公里外,地月L2拉格朗日点的通信卫星,为预计在2018年底登陆月球背面南极附近艾特肯盆地(Aitken Basin)的嫦娥四号探测器提供地月间的中继通讯,而这也是世界首枚登陆于月球背面的探测器。

中国长征四号火箭于2018年5月21日5时28分,成功在西昌卫星发射中心将「鹊桥」号中继卫星发射升空。

资料来源:spaceweather


延伸阅读:中国嫦娥四号,12月将实现人类首次在月球背面登陆

发布单位:台北市立天文科学教育馆 观测方式:vtype_1.jpg vtype_4.jpg 

  2018年的3月有两次满月,分别在3/2的8:51与3/31的20:37。这使得3/31的这次满月为俗称的「蓝月」,同时为2018年之中的第2次蓝月。

蓝月与黑月 

  由于2018年有2次蓝月,其中1月涵盖了1/2和1/31这2次满月,3月也涵盖了3/2和3/31这2次满月。这使得2018年的2月整个月都没有满月发生,俗称为「黑月(black moon)」。这种1、3月各有2次满月,夹在中间的2月是黑月的情况相当罕见,约每19年(235个朔望月)才发生一次(称为默冬周期),前一次发生在1999年,下一次则将发生在2037年。 

  不过这是以世界标准时(UT)来看;由于时差的问题,位在东八区的北京时间与世界时相差8小时,这使得世界时会发生蓝月的时间,加上8小时成北京时间后,满月时刻会落到隔天而无蓝月现象。因此,以北京时间的满月时刻来算,前一次发生1、3月各有2次满月(2个蓝月),2月无满月(黑月)的日期,在2010年(满月1/1 、1/30、3/1、3/30),上一次则在2029年(满月1/1、1/30、3/1、3/30)。

附注:

★蓝月有2种定义:(1)一个季节中的第4个满月,约每2-3年发生一次;(2)为一个月中的第2次满月,约每2-3年发生一次。 其中(1)为原始定义。

★黑月也有不同的定义:(1)一个月中的第2次朔,约每29个月发生一次;(2)一个季节中的第4个朔,约每33个月发生一次;(3 )没有满月的月份,约每19年发生一次;(4)没有新月的月份,约每19年发生一次。


1900年到2100年“蓝月亮”事件列表:http://interesting-sky.china-vo.org/zonghe/blue-moons-between-1900-and-2100/