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中國愛因斯坦探針給月球拍了個X片,影像極似太陽,能看月表元素

2024-09-18科學

中秋佳節,賞月之時!又恰逢今年中秋節出現「超級月亮」,其視面積比平時大了14%,真堪稱賞月的最佳時節!不僅如此,中國正在太空中工作的愛因斯坦探針(EP)上的「風行天」X射線望遠鏡(FXT)又給我們送來了月球的X射線影像,來看看:

這張照片看上去倒是很像太陽,但它卻是月球在X射線波段下的真實寫照,它揭示了月球表面元素的分布,為我們了解這顆地球的天然衛星開啟了新的視窗。

給月球拍攝X射線影像,聽起來就像是科幻小說裏的情節,但這確實是科學家們憑借高超的技術和無盡的探索精神實作的壯舉。要知道,X射線輻射是無法穿透地球大氣層的,因為X射線會與大氣中的氣體分子和原子相互作用,導致能量被吸收,強度減弱,還會在大氣中發生散射,改變了射線的傳播方向,降低了成像的分辨率和清晰度。所以我們必須在大氣層外進行觀測。

而且,X射線很難被聚焦成像,通常的X射線望遠鏡視場都非常小,無法覆蓋整個月球。這就像是用一個細小的針孔去看世界,只能窺見一斑。

但是,愛因斯坦探針上的「風行天」 X射線望遠鏡不同,它有著超大的成像視場,可以把整個「超級月亮」盡收眼底。這得益於中國科學院高能物理研究所的科學家們,他們牽頭研制了這款具有超強X射線探測能力的望遠鏡。

風行天X射線望遠鏡是中國發射到太空的愛因斯坦探針上面的主要器材,愛因斯坦探針衛星於2024年1月9日15時03分在中國西昌衛星發射中心由長征二號丙運載火箭成功發射升空並順利進入預定軌域,該衛星主要科學目標是探測和研究宇宙中的高能暫現天體和黑洞等致密天體,其名稱「愛因斯坦探針」即取自於愛因斯坦相對論中的重要科學預言。

在技術上,愛因斯坦探針在國際上首次大規模運用了「龍蝦眼」微孔陣列聚焦成像技術,這一創新技術使得衛星能夠在寬視場範圍內進行高靈敏度、高分辨率的X射線觀測。自發射以來,愛因斯坦探針衛星已探測到新的暫現源17例、恒星耀發168例,其觀測結果得到了國際同行的高度認可和關註。

除了核心科學目標外,愛因斯坦探針攜帶的「風行天」X射線望遠鏡有著超強的X射線探測能力,使得它有著廣泛的探測目標和套用前景,可以探測遙遠的星系和黑洞等天體,再如觀測月球的X射線影像,這對開展月球相關科學研究也具有重要價值。

今年的中秋節月亮格外明亮,也是因為它不僅處在地月軌域的近地點附近,距離地球僅35.74萬公裏,而且因為太陽活動峰年的影響,太陽的X射線流量急劇增高,這為拍攝月面X射線照片提供了難得的條件。但即便如此,拍攝過程也絕非易事。

首先,「風行天」需要精確地對月跟蹤,確保月球始終位於視場的中心。其次,望遠鏡的遮光膜要足夠厚實,以遮擋強烈的可見光,同時又要保證X射線能夠穿透。最後,探測器的能量分辨要足夠好,這樣才能分辨出不同元素的X射線熒光影像。在這幅影像中,我們可以看到氧、鐵、鎂、鋁和矽等元素在月表的分布,這些都是科學家們以前難以直接觀測到的。

這次觀測的成功,不僅展示了中國科學家在空間科學領域的創新能力,也為月球科學研究提供了寶貴的數據。愛因斯坦探針衛星首席科學家袁為民表示,這些影像對開展月球相關科學研究具有重要價值,它們將幫助我們更深入地了解月球的構成和演化歷史。

訊息來源: 【新京報】9月17日報道【中國科學家首次從太空傳回完整月亮X射線影像,揭秘月球元素分布

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