网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

元宵节晚上“天关”卫星给月亮拍了张X光片

0
分享至

3月3日元宵节晚上,天空上演了一场奇妙的月全食天象。正当人们兴致勃勃地欣赏天空中红色的“汤圆”时,正在太空中运行的中国“天关”卫星也悄悄给月亮照了“X光片”,不仅为我们呈现了难得一见的“两面派”月亮,还借助这个天赐良机,还原了地球磁尾与月表相互作用的动态过程。

拍出月亮“阴阳脸”

在天关卫星科学中心刚刚发布的一组元宵月全食“X光片”中,我们可以看到月亮一明一暗两张脸。在月食发生前后,月球呈现一个光亮的圆面。这张照片中,没有皎洁的月光,没有清晰的环形山,也没有斑驳的月海,取而代之的是明暗不均的光斑。随着月球进入地球的本影,阴影逐渐吞噬了圆面。全食阶段的月亮几乎全黑,与我们眼睛看到的红月亮大相径庭,不过如果再仔细看,似乎黑乎乎的月面上还有少许雪花似的光点。


2026年3月3日天关卫星“风行天”望远镜(FXT)拍摄的月全食图像

图源:天关卫星科学中心


2026年3月3日天关卫星“风行天”望远镜拍摄的月全食动图

图源:天关卫星科学中心

首先说这明亮的图。与我们在医院拍的人体骨骼X光片有所不同,月球的X光片的原理更像是纸币的荧光防伪技术。我们都知道月亮本身并不发光,月球的X射线同样来自太阳。阳光中的X射线轰击到月球表面时,会像拳头击打进沙子一样,把月球土壤和岩石中元素的内层电子“撞”出去,令原子处于不稳定的激发态。几乎就在同时,外层电子会迅速“跳”进来填补这个空缺,这个过程将释放出新的能量,也就是具有特定波长的X射线。每种化学元素释放的X射线波长都独一无二,堪比DNA,因此通过分析这些X射线(谱线),科学家就能知道月球的表面是由什么物质构成的。


天关卫星“风行天”望远镜在2024年中秋节拍摄的

月球铁线(0.7 keV左右)图像

图源:天关卫星科学中心

或许有人会问,我们不是已经有嫦娥系列探测器,不仅绕月飞行,还顺利取回了月壤,那为什么还需要用“天关”卫星拍摄?绕月卫星的探测范围比较小,精度比较高,着陆取样则是针对月球表面及浅层,属于“零距离触摸”;而“天关”卫星视场大,距离也远,可以拍到整个月亮,虽然达不到绕月卫星的精度,但是能获得全面的感知。这正是空间探测的互补性所在。

探究地球磁尾神秘区

可能你会好奇,为什么一定要在月全食的时候拍X光片呢?“天关”卫星可不是在凑热闹哦,而是利用月全食这一难得机会研究地球磁尾与月面的相互作用。

月全食天象产生的原因是太阳、地球、月球三者精准排成一条直线。因此,当月球完全进入地球本影时,地球成为一道天然屏障,将来自太阳的绝大部分干扰都挡住了。一部分是太阳光,也就是电磁波,其中当然就包含了X射线;另一部分是太阳风,就是从太阳表面释放出的高能带电粒子流。虽说月全食阶段我们眼睛仍然能看见一轮“血月”,那是因为地球大气能将阳光折射到月面上,可见光中波长较短的蓝光容易在大气中散射,波长较长的红光则不易被散射。但是对X射线而言,几乎完全被地球大气吸收,处在地球本影中的月球是不会受到来自太阳的X射线轰击的。而太阳风则被地球磁层偏转和屏蔽,最大限度地远离月球表面。那么剩下的便只有地球磁尾区域内的高能带电粒子了。


月食形成原理图 | 图源:Vito Technology

要理解这个过程,我们需要先简单认识一下地球磁尾与等离子体片。地球自身拥有强大的磁场,在太阳风的“吹拂”下,地球磁场在背对太阳的一面会拖出一条长长的“尾巴”,这就是磁尾,可延伸长达1000个地球半径。在磁尾的磁赤道附近,存在一个特殊界面,因为两侧磁力线突然改变方向磁场强度变得微乎其微,这个界面被称为中性片。在中性片两侧约10个地球半径的范围里,又充满着大量高能带电粒子,被称为等离子体片。当太阳活动剧烈时,这些粒子还会沿磁力线向地球极区沉降,形成极光。等离子体片又是地球磁层能量储区和不稳定的扰动区,是很多磁层扰动的发源地。而月球在绕地球运行过程中,会周期性进入地球磁尾,等离子体片中的高能带电粒子会直接撞击月球表层,激发月球物质产生X射线,这正是“天关”卫星要捕捉的核心信号!


地球磁层示意图 | 图源:中国大百科全书网络版

但是,这个信号太弱了,平日里都淹没在强大的太阳X射线和太阳风直接撞击月面产生的信号中(那个光斑图),无法直接观测。而当月全食发生时,月球恰好处于地球本影与磁尾的叠加区域,摆脱了太阳的直接干扰,成为一个“干净”的观测目标。我们在全食阶段,黑色的月面上点状的光斑,就是地球磁尾等离子体片中高能粒子与月表作用的痕迹。

专为月全食调整程序

“天关”又叫“爱因斯坦探针”(EP),是运行在近地轨道的空间X射线天文台,由中国科学院主导研制,欧洲航天局、德国马普地外物理研究所及法国宇航局等国际机构参与合作,于2024年1月9日成功发射。“天关”名字源自北宋时期中国观测到的一颗超新星“天关客星”(SN 1054),彰显了中国天文学的深厚底蕴。“天关”搭载了两台望远镜:宽视场X射线望远镜(WXT,昵称“万星瞳”),主要负责巡天监测;后随X射线望远镜(FXT,昵称“风行天”)则专注于对目标进行高分辨率深度观测。这让“天关”兼具看得广、看得清、响应快的能力。

月球的“X光片”正是由“风行天”望远镜捕获的,一方面得益于它较为宽大的视场,足以装得下整个满月,另一方面仰仗其极低的背景噪声和超高灵敏度,其粒子本底仅为德国eROSITA望远镜的1/5、欧洲XMM-Newton天文台的1/10,能够捕捉微弱X射线信号,还原出独特的月球X光影像。


“天关”卫星(爱因斯坦探针,EP)想象画 | 图源:天关卫星科学中心

不过原本主要用来观测宇宙深处X射线源的望远镜,现在要观测“近在咫尺”的月球,还是有些挑战的。“天关”轨道高度约600公里,绕地球一圈约97分钟,因此拍摄月全食全过程需要它连续转5圈,每一圈朝向月球的角度和拍摄时间都不相同。为此,运行团队专门制定了针对月全食的观测程序,全程有效观测时长达到15000秒左右,从食既到生光58分钟的全食过程,“风行天”足足观测了50分钟。科研团队和运行团队的精心安排保证了望远镜能够获取高质量的观测数据。


2025年3月14日月全食和9月7日月全食期间“天关”卫星观测图像拼图

图源:天关卫星科学中心

其实,这也不是“天关”第一次给月球拍片子。2024年9月17日中秋节之际,“天关”便从太空传回过月球的X射线照片,也是中国科学家首次用自主研发的空间望远镜观测得到完整月亮的X光图像。2025年,“风行天”望远镜也曾两度拍摄月全食照片。与上次相比,本次观测使用了望远镜后端的另一个滤片,以增加对低能0.7keV以下的X射线的观测有效面积。后续科学团队将对观测数据展开进一步深入研究,希望揭示复杂的地月空间环境的奥秘。

参考资料

[1] “风行天”首批科学数据助力人类探索宇宙——中国科学院和欧空局联合发布首批“天关”卫星公开数据(https://ihep.cas.cn/astro/kxyj/kyld/2025/202512/t20251219_8030497.html)
[2] Follow-up X-ray Telescope (https://ep.bao.ac.cn/ep/cms/article/view?id=25)

[3] X射线下的月亮(http://bolide.lamost.org/articles/article10.htm)

[4] 地球磁场就像洋葱?一文了解地球磁层的三层结构(https://www.kepuchina.cn/article/articleinfo?business_type=100&classify=0&ar_id=419883)

[5] 中国大百科全书(第三版)网络版“地球磁场”(https://www.zgbk.com/ecph/words?SiteID=1&ID=580833&Type=bkzyb&SubID=157242)

作者:施韡(上海科技馆天文研究中心)

科学审核:陈勇(“天关”卫星后随X射线望远镜负责人、中国科学院高能物理研究所研究员)

编辑:晚香玉

审校:李岩松、李渊渊

图源:已在文中标注

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐
22岁男子登雪山遇难,遗体还在海拔5000多米处,需募捐费用请人抬下山

22岁男子登雪山遇难,遗体还在海拔5000多米处,需募捐费用请人抬下山

上观新闻
2026-10-30 19:03:43
刘欢走了才敢讲!杀死他的并非股骨头坏死,而是明知红灯还硬扛!

刘欢走了才敢讲!杀死他的并非股骨头坏死,而是明知红灯还硬扛!

兵卒史
2026-10-21 18:12:10
中方宣布:海赛姆将访华

中方宣布:海赛姆将访华

政知新媒体
2026-10-30 15:38:25
5连胜联盟第一!“NBA新版波波维奇”诞生,开拓者爵士或成最大输家

5连胜联盟第一!“NBA新版波波维奇”诞生,开拓者爵士或成最大输家

兵哥篮球故事
2026-10-31 00:05:28
又曝出轨大瓜,男子自曝妻子出轨班长5个月,班长只给他妻子买过情趣内衣,还曝光俩人大尺度聊天内容

又曝出轨大瓜,男子自曝妻子出轨班长5个月,班长只给他妻子买过情趣内衣,还曝光俩人大尺度聊天内容

汉史趣闻
2026-09-10 18:28:47
巴尔韦德离开体育城:大家会再次看到最好的我

巴尔韦德离开体育城:大家会再次看到最好的我

懂球帝
2026-10-30 21:21:07
悉尼奥运会前,袁伟民坚决反对“马家军”参赛:大不了不当局长了

悉尼奥运会前,袁伟民坚决反对“马家军”参赛:大不了不当局长了

小莜读史
2026-10-12 09:38:33
“你敢把手术刀,交给这种人吗?”李子祺第一学历被扒:393分的民办三本

“你敢把手术刀,交给这种人吗?”李子祺第一学历被扒:393分的民办三本

妍妍教育日记
2026-10-29 17:24:39
普京要来,特朗普要来,马科斯也要来,高市早苗也计划来

普京要来,特朗普要来,马科斯也要来,高市早苗也计划来

果妈聊娱乐
2026-10-30 08:23:35
白宇帆隐婚生子与刘萌萌12年不官宣

白宇帆隐婚生子与刘萌萌12年不官宣

娘娘不想上班
2026-10-28 22:27:40
局势彻底变天了!中日对峙一天天拖下去,越来越多国家终于意识到:中日若兵戎相见,不会像俄乌冲突那样给第三方牟利的机会,而是一场血战

局势彻底变天了!中日对峙一天天拖下去,越来越多国家终于意识到:中日若兵戎相见,不会像俄乌冲突那样给第三方牟利的机会,而是一场血战

林杰论事
2026-10-03 02:28:50
离谱!辽宁一中学筛查肺结核时,多名学生共用一个针头,当地通报:涉及78名学生

离谱!辽宁一中学筛查肺结核时,多名学生共用一个针头,当地通报:涉及78名学生

聊斋新志
2026-10-29 19:02:48
头号种子爆冷出局!WTT冠军赛:王曼昱0-3遭淘汰,陈熠完胜晋级女单8强

头号种子爆冷出局!WTT冠军赛:王曼昱0-3遭淘汰,陈熠完胜晋级女单8强

乒谈
2026-10-30 23:55:30
谢泼德缺战!对阵独行侠,火箭队预计轮换出炉:希布韦再获重用,新秀机会来了

谢泼德缺战!对阵独行侠,火箭队预计轮换出炉:希布韦再获重用,新秀机会来了

熊哥爱篮球
2026-10-30 13:48:14
央媒笔杆子竟是日本间谍,潜伏中国三十年,2022年临退休接头被捕

央媒笔杆子竟是日本间谍,潜伏中国三十年,2022年临退休接头被捕

用外语夸女孩
2026-10-29 21:52:43
最近辱华有点多!全网热议:我们到底是太敏感,还是底线必须守?

最近辱华有点多!全网热议:我们到底是太敏感,还是底线必须守?

柚子新媒
2026-10-30 11:54:42
俄罗斯一亿五千万人,没见他们慌!美国三亿多人口,也没见他们愁!可中国坐拥十四亿人口,中国专家为什么偏偏先坐不住了

俄罗斯一亿五千万人,没见他们慌!美国三亿多人口,也没见他们愁!可中国坐拥十四亿人口,中国专家为什么偏偏先坐不住了

扶苏聊历史
2026-10-28 10:28:00
西蒙尼:一个月内和巴萨交手2次?每年都是这么安排的

西蒙尼:一个月内和巴萨交手2次?每年都是这么安排的

懂球帝
2026-10-30 20:28:11
快讯:蔡康永表示,不在乎身败名裂!

快讯:蔡康永表示,不在乎身败名裂!

荆楚寰宇文枢
2026-10-30 23:09:23
新一届国奥11月树旗!彭啸领衔,最强11人浮现,安东尼奥的“预谋”终于要摊牌了

新一届国奥11月树旗!彭啸领衔,最强11人浮现,安东尼奥的“预谋”终于要摊牌了

中场阴谋家
2026-10-30 21:08:41
2026-10-31 01:52:49
天文茶餐厅 incentive-icons
天文茶餐厅
天文科普自媒体
861文章数 11686关注度
往期回顾 全部

头条要闻

车费将近80块订单只送半瓶矿泉水 司机直接开到派出所

头条要闻

车费将近80块订单只送半瓶矿泉水 司机直接开到派出所

体育要闻

第三年合同获保障 杨瀚森在垃圾时间抢饭碗

娱乐要闻

李冰冰任泉亲密照流出,情谊胜过夫妻

财经要闻

直播退烧,品牌迎来梦醒时分

科技要闻

谷歌一天跌没5000亿美元!AI烧钱吓傻华尔街

汽车要闻

问界新M8公布Max、Max+、Ultra三款配置,即日起开放选择

态度原创

教育
时尚
本地
旅游
军事航空

教育要闻

重磅!北京一区“黑马校”迎来新校长

让人一眼惊艳的绝美配色,谁穿谁高级

本地新闻

秋假去哪玩,4 站打卡京郊限定秋色

旅游要闻

新疆泽普这场金秋盛会别错过!

军事要闻

10架美国军机飞抵以色列空军基地

无障碍浏览 进入关怀版