北京
原標題：月壤分析研究又有新發現：地球磁層為月球正面太陽風“減速”為理解地球磁層演化打開新窗口
地球磁層下月球接收到的太陽風在月球正面和背面的差異示意圖。中國科學院地質與地球物理研究所供圖
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（記者崔興毅、張曉華）月球正面和背面的太陽風原來并不相同——日前，科研人員利用嫦娥六號探測器從月球背面帶回的月壤，首次為這一長期猜想提供了直接證據。
該研究由中國科學院地質與地球物理研究所博士后張徐航在研究員賀懷宇指導下完成，合作方包括中國科學技術大學、中國科學院國家空間科學中心、中國科學院大氣物理研究所等。他們利用嫦娥六號月壤樣品開展系統的稀有氣體同位素分析，發現地球磁層像個調速器，會減慢掃過月球正面的太陽風速度，而背面則始終受到高速太陽風的轟擊。相關成果于近日發表。
太陽風是太陽系內傳輸物質的重要“信使”。月壤長期暴露在太陽風中，就像一份保存太陽風信息的天然檔案。其中，氦、氖、氬、氪和氙等稀有氣體化學性質穩定，是追溯太陽風注入過程的理想示蹤劑。月球始終以同一面朝向地球，正面會反復穿越地球磁層，背面則完全不受磁層遮蔽。這種獨特的空間位置關系，是否會導致正背面太陽風注入存在差異？由于缺乏月球背面樣品，該猜想一直無法驗證。
嫦娥六號首次從月球背面南極-艾特肯盆地取回約1935克月壤，為對比研究提供了契機。研究團隊精細測定5種稀有氣體的濃度及其23個同位素的組成，發現嫦娥六號月壤的氖同位素比值極為特殊，不同于所有已知月球正面樣品。
另一項關鍵證據來自氪和氙的釋放行為。在分步加熱實驗中，嫦娥六號背面樣品中太陽風來源的氙主要在高溫階段釋放，呈“單峰”分布；嫦娥五號正面樣品則出現低溫和高溫“雙峰”釋放模式。氪和氙在月壤顆粒中幾乎不發生擴散丟失，其釋放溫度直接反映原始注入深度。這表明，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。
為什么月球的兩面接收到的太陽風“力道”不一樣？研究論證了地球磁層的“調速”作用。月球圍繞地球運行時，會穿越地球磁鞘區域，原本速度約每秒400公里的太陽風會被顯著減速至約每秒200公里。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，完全暴露在未經減速的正常太陽風中，因此注入更深。定量估算也表明，嫦娥五號正面著陸點約有25%的時間受慢速太陽風影響，而嫦娥六號背面著陸點則完全不受此效應影響。計算機模擬進一步證實，每秒約200公里的太陽風粒子注入深度與正面淺層釋放特征一致。
該研究實證了地球磁場對到達月表的太陽風具有“調速”效應，而該效應被永久“記錄”在月壤稀有氣體的深度分布和同位素指紋中。研究人員表示，月壤中的重稀有氣體有潛力成為重建過去地球磁層與太陽風相互作用邊界的“化石記錄”，為理解地球磁層演化打開新窗口。（崔興毅 張曉華）
（光明日報）
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