北京
中國嫦娥六號探測器采集的樣本揭示了月球背面諸多奧秘。對這些巖石和風化層樣本的研究不僅揭示了月球背面與正面截然不同的地質歷史，也揭示了月球兩半與空間天氣相互作用的不同方式。
本質上，與正面一樣，月球背面也受到太陽風粒子的轟擊，但速度和能量有所不同。
示意圖展示了在地球磁層的影響下，月球近側和遠側所經歷的截然不同的太陽風環境。圖片來源：Zhang, X. et al. (2026)
這張由克萊門汀號探測器拍攝的月球全球地圖，顯示了月球近側和遠側之間的差異。圖片來源：NASA。
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在這些研究之前，由于缺乏月球背面樣本，無法直接實驗探究南北半球太陽風相互作用的差異。近期，中國科學院地質與地球物理研究所（IGG）的一個研究團隊發現，地球磁層是造成這種差異的原因。該研究成果為理解太陽和地月系統的動力學提供了新的視角，而這些信息已在月球風化層中保存了數十億年之久。
自地球和月球形成以來（大約45億年前），它們一直受到太陽風的轟擊。太陽風是一種持續不斷的等離子體流，主要由質子和電子組成。地球的磁層和大氣層阻止了大部分粒子到達地表，并將它們引導至兩極，在那里引發極光。而在月球這個沒有大氣層和磁層的天體上，這些粒子會到達地表，并在月壤上留下痕跡。
因此，月壤以太陽風揮發物的形式保存了這種轟擊的記錄，其中包括稀有氣體（氦 (He)、氖 (Ne)、氬 (Ar)、氪 (Kr)、氙 (Xe) 和氡 (Rn)）。這些元素是太陽風注入的高度可靠的指標，為這一古老過程提供了天然記錄。得益于中國的嫦娥六號探測器從南極-艾特肯盆地帶回了1.935克月壤樣本，科學家們至少可以對月球近側和遠側的太陽風注入情況進行直接比較。
在發表于《自然地球科學》雜志的這項研究中，中國科學院的研究團隊對這些樣本進行了惰性氣體同位素分析，測定了氦、氖、氬、氪和氙的濃度和同位素組成。結果表明，氖的同位素組成非常獨特，
其20Ne/22Ne比值遠低于阿波羅計劃以來從月球近側帶回的許多樣本中的測量值。
此外，這一比例接近于強太陽風注入后預期的理論成分，表明月球背面遭受了更強烈的轟擊。研究團隊還注意到近側和遠側的氪和氙含量存在差異。在加熱樣品的過程中，氙主要在高溫下釋放，形成單一的釋放峰。這與嫦娥五號探測器從月球近側最大的月壤——風暴洋采集的樣品形成了鮮明對比。
這些樣本在加熱后，無論在低溫還是高溫下都呈現出明顯的雙峰釋放模式。這表明太陽風離子能夠更深入地滲透到月球背面的風化層中，說明月球背面暴露于更高能量的粒子之下。
研究團隊將這種差異歸因于地球磁鞘——環繞磁層的一個緩沖區域，月球會周期性地穿過該區域。當月球位于磁鞘內時，周圍的太陽風速度會從400公里/秒（248.5英里/秒）降低到約200公里/秒（124.25英里/秒）。
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這種速度較慢的太陽風主要到達月球近側，導致注入深度較淺。而月球遠側始終背對地球，直接暴露于不受減速影響的太陽帶電粒子中。
這些結果首次提供了太陽風如何與月球遠側風化層相互作用的直接經驗證據，并證實了地球磁層對速度的控制作用。這些效應永久保存在月球風化層中，為地球磁層與太陽風過去相互作用提供了記錄。
研究結果還表明，日地月系統內部的相互作用比之前認為的更為復雜。它們進一步揭示了支配空間天氣和地月系統的遠古動力學規律。
#嫦娥六號 #月球背面 #空天論道
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