透過天文望遠鏡，我們能看到月球表面佈滿了大大小小的環形山，這些凹凸不平的坑洞是流星體撞擊月球留下的疤痕——隕石坑。

月球表面佈滿了大大小小的隕石坑，然而卻有一個“僞裝者”暗藏其中：遠遠看去，它似乎也是一個隕石坑，但實際上卻並非如此！這個神祕的月球地貌就是賴納伽瑪（Reiner Gamma）。

月球環形山和它的“僞裝者”

在瞭解這位“僞裝者”之前，我們先來看看真正的月球環形山長什麼樣。環形山也被稱作隕石坑，是月球表面的碗狀凹坑：坑底相對平坦，周圍隆起成一圈高高的坑壁。一些大型隕石坑中央還會隆起並形成“中央峯”，這是撞擊時月表反彈形成的結構。總之，典型隕石坑都有明顯的高度起伏，當陽光照在這些區域的時候，就會形成明顯的明暗界面：向陽的一側會十分明亮，背陰的一側會有明顯的陰影，明暗變化也會隨着太陽和月球的相對位置發生改變。

有的環形山四周還有放射狀的“輻射紋”結構，這是小天體高速撞擊時濺射出的月壤形成的。由於暴露在太陽輻射下的時間較短，這些噴出的月壤比周圍古老的月壤更明亮。同時，有這種結構的環形山往往也是相對“年輕”的。

環形山、中央峯、輻射紋的結構與其在太陽照射下的明暗變化

（圖片來源：Damian Peach）

那麼，我們開篇提到的“賴納伽瑪”是什麼？它是怎麼“僞裝”成環形山的？

賴納伽瑪位於風暴洋（Oceanus Procellarum）西部、賴納隕石坑的正西方，中心月面座標約北緯7.5度、西經59度。從地球上用望遠鏡朝月亮西側看去，賴納伽瑪在月海和其他隕石坑一樣，呈現爲一個明亮的橢圓斑塊，但它的形態又有些凌亂不規則——這團亮斑呈彌散的渦旋狀，好似有人在月球上潑灑了一縷巨大的乳白色油彩，再用畫筆輕輕一揮，留下飄逸的曲線圖案。如果把月海的平坦表面比作一杯黑咖啡，那麼賴納爾伽瑪就彷彿是在咖啡中倒入牛奶輕輕攪拌時產生的漩渦，在月面上蜿蜒流轉。

賴納伽瑪（左）與賴納環形山（右）

（圖片來源：齊一凡）

“僞裝者”的真實身份是什麼？

賴納伽瑪雖然遠看像個雜亂的環形山，但細看卻與真正的隕石坑截然不同，這種差異在月表高程數據（是指反映月面地形高低起伏的遙感測量結果）上得以清晰的體現。

光學觀測（左）與嫦娥2號地形數據（右）的對比

（圖片來源：參考文獻[3]）

月面地形圖清楚地顯示，賴納環形山的西面實際就是一片“平原”——它既沒有環形的坑沿，也沒有凹陷的坑底，更沒有任何中央峯或噴發物堆積，完全不是一個隕石撞擊坑！它僅僅是平坦月表上的一片淺色紋理，因其與真正的環形山在太陽照射時的明暗變化非常類似，所以纔會長期作爲“僞裝者”使觀測者混淆。如果未來有航天員站在賴納伽瑪上，腳下踩的不會是巨大的坑谷，而只是一片略微比別處更亮的月壤而已。

另外，賴納伽瑪既沒有任何隕石撞擊月表形成的拋射物堆積，也不存在典型隕坑新鮮、明亮的射紋結構——它的亮度分佈並非以撞擊點爲中心向外輻射，而是扭曲成渦旋狀。這一切都表明：賴納伽瑪只是“貌似”環形山，本質上與其完全不同。

賴納伽瑪月貌是如何形成的呢？

奇特的賴納伽瑪月貌是如何形成的呢？科學家很快發現線索來自磁場。

20世紀70年代的阿波羅任務中，科學家發現，在月球表面某些區域存在局部磁異常現象，而賴納伽瑪所在區域正是已知月球表面磁場最強的區域之一。

1998年，NASA的“月球勘探者號（Lunar Prospector）”在距離月表約30千米的低軌道上，探測器測得賴納伽瑪磁場強度約有十幾納特，之後日本“輝夜號（KAGUYA）”等任務也在不同的高度證實了這一磁異常。雖然這個數值遠遠小於地球磁場（地球表面磁場約30000納特），但對幾乎沒有全球磁場的月球而言已相當可觀。科學家據此推測，賴納伽瑪上空存在一個小型的“磁泡”，也被稱爲微型磁層。這個局部磁場範圍直徑約數百千米，它能夠像盾牌一樣部分擋住迎面而來的太陽風粒子。

太陽風是來自太陽的高速帶電粒子流，會不斷“轟擊”裸露的月球表層。長期下來，月壤在太陽風的作用下會發生“風化”，把月表“曬”得越來越暗。而賴納伽瑪上空的磁場恰似給月面撐起了一把“遮陽傘”：它將太陽風擋在外面，使這一帶的月壤相對來說更不易被太陽風“曬黑”。

磁異常形成的“微型磁層”保護賴納伽瑪的模擬圖

（圖片來源：參考文獻[2]）

就這樣，大自然在月球上繪製出了獨特的明暗交錯渦旋圖案。這一解釋很好地闡明瞭賴納伽瑪雖然沒有撞擊坑緣，卻依然保持明亮特徵的原因。

這些磁場從何而來？謎團仍未解開

目前，大部分科學家認爲賴納伽瑪的成因與月球殼層的磁性密切相關。簡而言之，月球某些區域埋藏着強磁化的岩石，它們形成了局部磁場，長期偏轉了太陽風，從而塑造出這些奇異的高反照率漩渦花紋。

然而，關於這些磁場本身從何而來、渦旋圖案爲何呈現現在這樣的形態，仍有不少謎團。

有假說認爲，這可能和遠古月球的劇烈撞擊事件有關：在月球形成早期，月內部或曾存在液態鐵核併產生整體磁場。如果某顆大型小行星撞擊月球，其衝擊產生的高溫等離子體雲（是指撞擊瞬間使月表物質氣化並電離形成的帶電高溫氣體）會沿着月球表面繞行，並將月球原有的磁力線推擠匯聚到撞擊點正對的背面。這種效應可能使撞擊對蹠點（即正好在月球另一面的對應點）磁場異常集中，從而在月殼留下強磁化區域。

巧合的是，月球背面後來確實發現了兩處類似賴納伽瑪的漩渦斑，它們恰好分別位於雨海和東方海這兩大撞擊盆地的對蹠點附近。這不禁讓我們猜測，月球正面的大碰撞事件或許在背面“烙”下了這些渦旋的印記。但令人困惑的是：賴納伽瑪本身所在的位置卻並不對應任何已知的大型撞擊盆地。作爲月球漩渦的最典型代表，賴納伽瑪反而無法用這一假說解釋，成了“無法套入公式的例外”。

另一些研究者提出了彗星撞擊假說：他們推測，曾經可能有一顆小彗星以極低的角度掠過或撞上月表，在賴納伽瑪區域釋放出特殊的帶電等離子體或塵埃物質，使月壤受到瞬間磁化或電荷重組，從而形成了漩渦狀的亮斑。簡單來說，彗星就像一支“巨型噴槍”，給月面吹出了一幅奇怪的圖案。不過，這種假說目前缺乏直接證據支持，科學界對此仍有爭議。

近年來，科學家們還嘗試運用超級計算機對等離子體模擬來解開賴納伽瑪之謎。科學家在2018年成功再現了賴納伽瑪的形態，證明局部磁場對太陽風的阻擋確實可以形成漩渦圖案。與此同步進行的新觀測也揭示出一些意想不到的細節：漩渦明亮區的月壤成分、孔隙率和顆粒大小都與周圍暗區略有差異，這意味着除了磁場之外，可能還有其他因素參與塑造這些結構。也就是說，賴納伽瑪的形成可能並非單一原因，這一謎團的完整解答仍有賴於更多證據的積累。

科學家研究賴納伽瑪，有什麼意義呢？

賴納伽瑪這個“僞裝者”的發現和研究，具有非凡的科學意義。

一方面，月球漩渦的存在意味着月球岩石曾經留存磁性，這爲探索月球早期是否存在全球磁場提供了線索——如果月球曾有發達的磁場，那麼這些漩渦可能是遠古月核磁場與撞擊事件相互作用的“地質”記錄。

另一方面，賴納伽瑪堪稱一個天然的實驗場，讓我們得以在沒有大氣的條件下研究太陽風對行星表面的風化作用。正是通過研究這些漩渦區域的土壤成分和光學特性，科學家們更清晰地揭示了太陽風如何逐漸“曬黑”月壤，以及局部磁場在其中扮演了怎樣的“遮陽傘”角色。

這些認識不僅爲破解月球演化歷史提供了新視角，對人類未來在月球或其它無大氣天體上的活動也有指導意義，比如如何利用人造磁場來保護航天員和設備免受太陽風侵襲。

參考文獻：

[1] Blewett, D. T., Coman, E. I., Hawke, B. R., Gillis-Davis, J. J., Purucker, M. E., & Hughes, C. G. (2011). Lunar swirls: Examining crustal magnetic anomalies and space weathering trends. Journal of Geophysical Research, 116. https://doi.org/10.1029/2010JE003656

[2] Deca, J., Poppe, A. R., Divin, A., & Lembège, B. (2021). The plasma environment surrounding the Reiner Gamma magnetic anomaly. Journal of Geophysical Research: Space Physics, 126, e2021JA029180. https://doi.org/10.1029/2021JA029180

[3] Hu, J.; Liu, J.; Liu, J.; Deng, J.; Zhang, S.; Lei, D.; Zeng, X.; Huang, W. The Geological Investigation of the Lunar Reiner Gamma Magnetic Anomaly Region. Remote Sens. 2024, 16, 4153. https://doi.org/10.3390/rs16224153

[4] Deca, J., Divin, A., Lue, C. et al. Reiner Gamma albedo features reproduced by modeling solar wind standoff. Commun Phys 1, 12 (2018). https://doi.org/10.1038/s42005-018-0012-9

出品：科普中國

作者：齊一凡（中國地質大學（武漢））

監製：中國科普博覽