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太陽系中最冷的地方是什麽?

2024-08-25科學

太空總是給人以神秘、冰冷的印象。在廣袤的宇宙中,溫度極低,接近絕對零度——分子運動完全停止的點。具體來說,外太空的基線溫度是2.7克耳文(-454.81華氏度或-270.45攝氏度)。然而,這個溫度並不恒定。太陽系中,不同的天體溫度各異,尤其是在陰影覆蓋的地方,更是寒冷無比。你可能會認為最遠的冥王星是太陽系中最冷的地方,但事實並非如此。令人驚訝的是,最冷的地方可能就在我們的近鄰——月球上。讓我們一起探索這個令人難以置信的寒冷世界,揭示其背後的科學奧秘。

太空的冷酷讓人難以想象。在沒有大氣層和太陽照射的情況下,太空中的溫度極低。倫敦大學伯貝克學院的行星科學和天體生物學教授伊恩·克勞佛指出,溫度可以透過觀察天體表面發出的紅外和微波放射線的強度來測量。透過這些測量,科學家們可以估算出各個天體的溫度。然而,進行這些測量並不總是簡單的,天文學家需要考慮很多因素,並使用復雜的物理模型來進行計算。

在太陽系中,月球上的一些區域被認為是最冷的地方。2009年,美國國家航空暨太空總署(NASA)的月球勘測軌域飛行器(LunarReconnaissanceOrbiter)提供的數據表明,月球南極的「陰影隕石坑」可能是太陽系中最冷的地方。亞利桑那大學的研究生派屈克·奧布萊恩和他的導師謝恩·伯恩在2022年的月球與行星科學會議上提出,「雙重陰影」的月球隕石坑確實可能是太陽系中最冷的地方。

雙重陰影隕石坑指的是那些不僅被直接的太陽照射遮蔽,還被次級熱源遮蔽的區域,如「附近照亮區域反射的太陽放射線以及這些溫暖表面發出的熱放射線」。這些區域由於永久處於陰影中,陽光永遠無法到達隕石坑底部,因此溫度極低。奧布萊恩和伯恩的研究表明,這些永久陰影區域已經被太陽照射遮蔽了數十億年,可能包含「微冷陷阱」,其中不僅有水冰,還有更多揮發性化合物和元素,如二氧化碳、一氧化碳、二氮和氬。

克勞佛教授對這項研究的真實性充滿信心。他認為這些是內太陽系(從水星到火星)中最冷的溫度,甚至比冥王星的估計平均表面溫度更低。根據NASA的數據,冥王星的平均表面溫度是40.4克耳文(-386.95華氏度或-232.75攝氏度),而月球上的雙重陰影隕石坑的溫度估計在25克耳文左右(-414.67華氏度或-248.15攝氏度),甚至可能更低。

然而,太陽系中還有一個地方的溫度可能比月球上的這些區域更低,那就是奧爾特雲。奧爾特雲位於海王星軌域之外,是一個冰冷的太空碎片殼。NASA認為奧爾特雲是「太陽系最遙遠的區域」,但也認為它「超出了」我們的太陽系。這種不明確性使得它有時被視為太陽系的一部份,有時被定義為太陽系與星際空間之間的邊界。根據ThePlanets.org的說法,奧爾特雲被認為只是「松散地與太陽系繫結」。伊利諾州西北大學的研究指出,奧爾特雲的溫度可能低至5克耳文(-450.67華氏度或-268.15攝氏度),這將遠低於月球上的任何溫度。

如果我們不包括奧爾特雲,那麽太陽系中最冷的地方很可能在月球上。即使是地球上最寒冷的地方——南極,其溫度也遠高於月球隕石坑或奧爾特雲的溫度。根據世界氣象組織的記錄,地球上最低的溫度是1983年7月21日在俄羅斯的沃斯托克研究站記錄的-128.6華氏度(-89.2攝氏度)。

除了這些自然環境中的低溫,科學家們還在實驗室中創造了比地球、月球隕石坑甚至奧爾特雲更低的溫度。2021年,一組德國研究人員在實驗室中達到了令人寒冷的-459.67華氏度(-273.15攝氏度)的溫度,他們透過將磁化瓦斯從393英尺(120公尺)的塔上掉下來實作了這一壯舉。

然而,當涉及到自然發生的溫度時,月球上最黑暗、最陰影的角落似乎最有可能擁有太陽系中最低的溫度。這些永久陰影區域不僅寒冷,還可能為我們揭示太陽系中許多未解之謎。科學家們希望透過研究這些區域,了解更多關於太陽系形成和演化的資訊,並尋找可能存在的水冰和其他揮發性物質,這對於未來的月球探索和人類在月球上的長期駐留具有重要意義。

月球上的這些寒冷區域不僅在科學研究上具有重要意義,還充滿了趣聞和故事。例如,2009年NASA月球勘測軌域飛行器的數據讓科學家們首次意識到月球南極的陰影隕石坑可能是太陽系中最冷的地方。這一發現引發了廣泛的討論和研究,也使得月球南極成為未來月球探測任務的一個重要目標。科學家們希望透過進一步研究這些區域,了解更多關於月球的歷史和其潛在的資源儲備。

此外,月球上的這些寒冷區域還激發了人們對於太空探索的無限遐想。科幻作家們描繪了許多關於月球陰影隕石坑的故事,這些故事不僅讓人們更加了解月球的寒冷,也讓人們對於太空探索充滿了期待和向往。

所以,這麽看來太陽系中最冷的地方,可能就在我們的近鄰——月球上。這些永久陰影區域不僅寒冷,還蘊藏著豐富的科學奧秘和資源。透過進一步研究這些區域,科學家們希望揭示太陽系的更多秘密,並為未來的太空探索和人類在月球上的長期駐留奠定基礎。無論是科學研究還是人類的無限遐想,月球上的這些寒冷區域都將繼續激發我們的好奇心和探索欲望。