北京
今天是太空與您相伴的【第3007期】
中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所聯(lián)合中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)與嫦娥七號揮發(fā)分載荷團隊，利用國家航天局提供的嫦娥六號月壤樣品開展了系統(tǒng)的稀有氣體同位素分析。研究發(fā)現(xiàn)，月球正面和背面接收到的太陽風存在系統(tǒng)性差異，而地球磁層在其中扮演了“調(diào)速器”的角色。相關(guān)研究7月15日在線發(fā)表于《自然-地球科學(xué)》。
圖片來源：中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所
太陽風是太陽系內(nèi)揮發(fā)分傳輸?shù)暮诵妮d體。月壤因長期直接暴露于太陽風中，成為保存太陽風揮發(fā)分的天然檔案。氦、氖、氬、氪、氙等稀有氣體憑借其化學(xué)惰性，是追溯太陽風注入過程和后期改造的忠實示蹤劑。早期基于阿波羅、月球號和嫦娥五號正面樣品的研究，已建立起月壤揮發(fā)分主要源于太陽風注入以及隕石、彗星撞擊的基本框架。
然而，一個長期懸而未決的問題是：月球始終以同一面朝向地球，正面反復(fù)穿越地球磁層，背面則完全不受地球磁層遮蔽，這種獨特的空間幾何是否會導(dǎo)致太陽風注入在月球正背面出現(xiàn)系統(tǒng)性差異？由于缺乏來自背面的樣品，這一猜想一直無法得到實證檢驗。嫦娥六號任務(wù)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了歷史性契機。
研究團隊精細測定了氦、氖、氬、氪、氙的濃度與同位素組成，并著重對比了嫦娥五號月球正面樣品與嫦娥六號月球背面樣品中重稀有氣體氪和氙的釋放規(guī)律。嫦娥六號背面樣品的釋放特征清楚表明，太陽風在月球背面的注入深度整體大于正面，即背面的太陽風粒子具有更高的入射能量。
為什么同一顆月球的兩面會接收到不同能量的太陽風？研究提出并論證了地球磁層的“調(diào)速”作用。當月球圍繞地球運行并穿越地球磁鞘時，原本正常的太陽風會被顯著減速。這部分慢速太陽風只掃過月球正面，導(dǎo)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，完全暴露于未經(jīng)減速的正常太陽風，因此注入更深。
這項研究首次利用月球背面樣品，實證了地球磁場對太陽風到達月表的“調(diào)速”效應(yīng)，并且這種效應(yīng)永久保留在月壤稀有氣體的深度分布和同位素指紋中。
“日-地-月系統(tǒng)內(nèi)的相互作用遠比我們過去理解的復(fù)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(lián)系的全新維度。即便是最熟悉的天體，依然隱藏著等待人類發(fā)現(xiàn)的深層奧秘。”論文第一作者、中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所博士后張徐航說。
來源 | 中國航天報
編輯 | 李文輝
校對 | 余夏琳??????
主編 | 張文軍
郵箱 | ourspace0424@163.com
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