嫦六月壤研究:月背曬太陽 地球磁層在調速  孫自法

 人類首次從月球背面採回的月壤——中國嫦娥六號月壤研究最新又取得一項重要進展:太陽風在月球背面的注入深度整體大於正面,即背面的太陽風粒子具有更高的入射能量,也實證地球磁場對太陽風到達月表的「調速」效應。

 形象而言就是「月背『曬太陽』更深入、地球磁層在『調速』」的嫦娥六號月壤研究成果,由中國科學院地質與地球物理研究所(地質地球所)賀懷宇研究員團隊、嫦娥七號揮發分載荷團隊聯合中國科學技術大學合作者共同完成。

 研究團隊利用中國國家航天局提供的嫦娥六號月壤樣品,開展系統的稀有氣體同位素分析發現,月球正面和背面接收到的太陽風存在系統性差異,而地球磁層在其中扮演了「調速器」的角色。相關論文7月15日在國際專業學術期刊《自然-地球科學》上線發表。

 論文第一作者、中國科學院地質地球所博士後張徐航介紹說,太陽風是太陽系內揮發分傳輸的核心載體。月壤因長期直接暴露於太陽風中,成為保存太陽風揮發分的天然檔案。氦、氖、氬、氪、氙這些稀有氣體憑藉其化學惰性,是追溯太陽風注入過程和後期改造的忠實示蹤劑。嫦娥六號任務首次從月球背面南極-艾特肯盆地取回1935克月壤,為正面與背面的太陽風注入對比研究提供契機。

 實驗研究發現,嫦娥六號樣品中太陽風來源的氙主要在高溫階段釋放,呈單峰分佈,其深部釋放特徵清楚表明,太陽風在月球背面的注入深度整體大於正面;嫦娥五號樣品則在低溫和高溫階段均有顯著釋放,呈雙峰分佈,指示正面接受了部分低速太陽風的淺層注入。

 研究進一步論證了地球磁層的「調速」作用:當月球圍繞地球運行並穿越地球磁鞘時,原本正常約400公里每秒的太陽風會被顯著減速至約200公里每秒。這部分慢速太陽風只掃過月球正面,導致正面月壤接收到大量減速粒子,注入深度較淺;而月球背面始終背對地球,完全暴露於未經減速的正常太陽風,因此注入深度更深。

 定量估算表明,在嫦娥五號著陸點,受慢速太陽風影響的時間約佔全部太陽風照射時間的25%,而嫦娥六號背面著陸點則完全不受此效應影響。

 研究團隊表示,這項研究首次利用月球背面樣品,實證地球磁場對太陽風到達月表的「調速」效應,並且這種效應永久性保留在月壤稀有氣體的深度分佈和同位素「指紋」中。

 「日-地-月系統內的相互作用遠比我們過去理解的複雜,而月球正面和背面的稀有氣體對比,正為我們揭開這些古老聯繫的全新維度。即便是最熟悉的天體,依然隱藏著等待人類發現的深層奧秘。」張徐航說。◇(中新社)