經歷10億年輻射洗禮 月球上的玻璃會怎樣變化？
月球上的玻璃經歷十億年後會發生什麼變化？這個問題的答案可能在於研究月球上天然形成的玻璃。儘管月球缺乏地球上常見的侵蝕特徵，但這並不意味著它完全不受外界影響。科學家已知，長時間的輻射暴露會在月球表面留下痕跡。最新研究顯示，經過數十億年的輻射暴露，月球玻璃似乎變得更堅硬，這項研究發表在《科學進展》期刊上。
月球上的玻璃並不像地球上那樣容易找到。但月球表面的礫石層——覆蓋在月球表面的岩石碎片和其他鬆散物質，卻充滿了微小的玻璃球體。流星體不斷轟炸月球表面，將其熔化成小水池。當熔化的礫石層冷卻後，它會變硬成為玻璃。
玻璃不僅僅是填充窗戶的脆弱透明物質。科學家將其視為液體迅速冷卻時形成的結果，而其原子並未形成定義明確的結構。因此，科學家認為玻璃是一種獨立的物質狀態。
即便在月球上，玻璃也不會在數十億年的時間裡保持不變。雖然月球沒有顯著的「大氣層」或「流動的水」來侵蝕岩石，但它仍受到地球大氣層通常過濾掉的輻射的影響。這些輻射一部分來自太陽，另一部分以「宇宙射線」的形式從更遠的地方到達。不管如何，經過數十億年的輻射暴露，這些影響逐漸累積。
地質學家長期以來一直對輻射如何影響月球土壤感興趣。亞利桑那州立大學的太空材料科學家羅達·斯特勞德說：「這方面的研究已經有20年了。」
加熱近600度藉此還原本來面目 發現輻射讓玻璃珠變硬
幸運的是，我們在地球上已有實際的月球玻璃樣本，這些樣本是由月球任務帶回的。中國的嫦娥五號月球著陸器於2020年11月從中國發射，不到一個月後帶著3.81磅的紀念品返回。可惜的是，嫦娥五號並未著陸在月球上經歷了許多撞擊的地方，因此沒有帶回太多玻璃。
儘管如此，科學家仍然設法從嫦娥五號的戰利品中挑選出五個特別的玻璃顆粒，每一個大約是人類頭髮的寬度。他們在透射電子顯微鏡下檢查了每個顆粒，可以看到其結構。研究人員還對每個顆粒施加了微小的探針，測試顆粒對力的反應。
研究團隊通過將樣本加熱到超過593攝氏度，保持一分鐘後再冷卻，以此來「還原」樣本。這樣他們就能估算出這些顆粒在數億年甚至數十億年前，處於月球表面並長期遭受輻射影響之前的狀態。他們發現，所謂的「楊氏模量」——衡量材料在受力時延伸程度的指標，發生了顯著變化。根據這些「還原」後的樣本，長期輻射使得玻璃的楊氏模量增加了高達70％。簡單來說，輻射讓一些玻璃顆粒變得更硬。
這些發現可以幫助科學家弄清楚玻璃在其他世界的土壤中的行為。研究團隊相信，這也可能幫助我們了解我們在地球上製造的玻璃的行為。在他們的願景中，月球居民可能會在月球礫石層中篩選玻璃珠，並將其轉化為他們可以用於車輛或棲息地的玻璃。
但斯特勞德表示，這項研究如何轉化為實際基礎設施尚不明顯。他說：「來自太陽風的輻射非常非常緩慢。我不認為我們需要材料來承受數十億年。」
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圖片來源：NASA ccBY4.0
參考論文:
1.Methods of forming nanocrystals and related crystals and optoelectronic devices
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