由夏威夷大学(UH) Mānoa行星科学家领导的一组研究人员发现，地球等离子体层中的高能电子有助于月球表面的风化过程，更重要的是，这些电子可能有助于月球表面水的形成。这项研究发表在《自然天文学》杂志上。
了解月球上水的浓度和分布对于了解月球的形成和演化，以及为未来的人类探索提供水资源至关重要。这项新发现也可能有助于解释之前在月球永久阴影区发现的水冰的起源。
由于地球的磁性，地球周围有一个力场，被称为磁层，保护地球免受太空风化和太阳辐射的破坏。太阳风推动磁层并重塑它，在夜晚的一面形成一条长长的尾巴。磁尾中的等离子体层是一个由高能电子和离子组成的区域，这些电子和离子可能来自地球和太阳风。
此前，科学家们主要关注高能离子在月球和其他无空气天体的太空风化中的作用。由质子等高能粒子组成的太阳风轰击着月球表面，被认为是月球上形成水的主要方式之一。
在他之前的研究表明地球磁尾中的氧气使月球极地地区的铁生锈的基础上，密歇根大学Mānoa海洋与地球科学与技术学院(SOEST)的助理研究员李帅(音译)对研究月球穿过地球磁尾时表面风化的变化很感兴趣。地球磁尾几乎完全保护了月球免受太阳风的影响，但不保护太阳的光子。
“这为研究月球表面水的形成过程提供了一个天然的实验室，”李说。“当月球在磁尾之外时，月球表面受到太阳风的轰击。在磁尾内部，几乎没有太阳风质子，水的形成预计会降至接近零。”
李和他的合作者分析了印度月船1号在2008年至2009年间搭载的月球矿物绘图仪收集的遥感数据。具体来说，他们评估了月球穿过地球磁尾(包括等离子体层)时水形成的变化。
“令我惊讶的是，遥感观测显示，地球磁尾中水的形成与月球在地球磁尾之外的时间几乎相同，”李说。“这表明，在磁尾中，可能存在与太阳风质子注入没有直接关系的额外形成过程或新的水源。特别是，高能电子的辐射表现出与太阳风质子相似的效应。”
李说:“总的来说，这一发现和我之前关于生锈的月球两极的发现表明，地球母亲在许多未被认识到的方面与月球紧密相连。”
在未来的研究中，李的目标是通过美国宇航局的阿尔忒弥斯计划进行月球任务，在地球磁尾穿越期间，当月球处于不同阶段时，监测月球极地表面的等离子体环境和水含量。
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