我們都知道,太陽是我們太陽系中最亮的天體,它發出了各種波長的光和其他形式的輻射,為我們提供了生命所需的能量和熱量。而月亮則是我們夜空中最明亮的星星,它只是反射了太陽的光芒,沒有自己的光源。在可見光範圍內,太陽比月亮亮得多,這是毫無疑問的。

但是,如果我們換一個角度來看,用一種肉眼看不見的輻射來觀察呢?比如說,伽馬射線。
伽馬射線是電磁波譜中最高能量的一部分,它們通常由極端的天體現象產生,比如超新星爆炸、黑洞、脈衝星等。伽馬射線對人類和其他生物有很強的危害性,因為它們可以穿透物質並破壞細胞和DNA。幸運的是,地球的大氣層可以吸收大部分的伽馬射線,保護了我們免受它們的傷害。但是,如果我們用專門的儀器來探測高空或太空中的伽馬射線呢?我們會發現一些令人驚訝的事情。

在1991年,美國國家航空航天局(NASA)發射了一顆名為康普頓伽馬射線天文臺(CGRO)的衛星,它搭載了四個不同的儀器來觀測宇宙中的伽馬射線源。其中一個儀器叫做EGRET(Energetic Gamma Ray Experiment Telescope),它可以探測到能量在20 MeV到30 GeV之間的伽馬射線。EGRET在十年的運行期間,發現了許多新奇和有趣的伽馬射線源,包括脈衝星、活動星系核、伽馬射線暴等。但是,其中最令人驚訝的發現之一,就是月亮在伽馬射線下比太陽更亮!
這怎麼可能呢?月亮並沒有自己發出伽馬射線啊!

事實上,月亮在伽馬射線下的亮度並不是由月亮本身決定的,而是由它所處的環境決定的。月亮沒有大氣層來保護它,所以它暴露在太陽風和銀河系中漫遊的高能粒子(主要是質子)的轟擊下。當這些粒子撞擊到月球表面時,會產生一種叫做核反衝效應(nuclear recoil effect)的現象。簡單地說,就是這些粒子會與月球表面的原子核相互作用,並把一些原子核打出來,並激發出次級粒子和輻射。其中就包括了伽馬射線。
另一種是由質子與硅原子核相互作用產生的。這兩種反應分別產生了能量為6.13 MeV和4.44 MeV 的特徵伽馬射線。通過分析這些伽馬射線的強度和分佈,科學家們可以推斷出月球表面被轟擊粒子的能譜和通量,並且可以研究月球表面不同區域(如高地和低地)之間的差異。

那麼,為什麼月亮在伽馬射線下比太陽更亮呢?
這是因為太陽本身並不是一個很強的伽馬射線源。太陽內部雖然有核聚變反應產生大量能量和輻射,但這些輻射在穿過太陽外層時會被吸收和散射,並且大部分會轉化為可見光和其他低能量輻射。只有少數高能粒子和輻射可以逃逸出來,並形成太陽風或者太陽耀斑等現象。因此,在EGRET能探測到到的範圍內(20 MeV到30 GeV),太陽發出的伽馬射線非常微弱,甚至有時候完全看不見。
而月亮則相反,在這個範圍內發出了明顯可見且穩定不變的伽馬射線信號。根據EGRET觀測到的數據 ,月亮在100 MeV以上發出了約0.0001個光子每平方釐米每秒(ph cm-2 s-1),而太陽則只有約0.00001個光子每平方釐米每秒 。也就是說,在這個能段上,月亮比太陽亮了十倍!

當然,在其他波長上,太陽仍然比月亮要強大得多。例如,在可見光範圍內,太陽發出了約6.3×10^7個光子每平方釐米每秒 ,而月亮則只有約5×10^4個光子每平方釐米每秒 。也就是說,在這個能段上,太陽比月亮亮了120萬倍!所以,在我們肉眼看來,太陽依然是無可匹敵的。
但是,在科學探索中,我們不能只用肉眼來看待世界。我們需要用各種儀器來擴展我們對宇宙不同波長輻射的認識和理解。通過康普頓衛星等先進設備所揭示出來的月球在伽馬射線下比太陽更亮這一事實,不僅讓我們對月球表面有了更深入和細緻地認識 ,也讓我們對太空環境中存在著多樣化和複雜化地輻射現象有了更廣闊地視野 。這也說明了,在科學探索中,沒有絕對地黑白之分,只有相對地明暗之別。