月背为何“晒太阳”更深？嫦娥六号月壤揭秘背后推手

　　受地球磁层影响，月球正面和背面接收到的太阳风“风速”存在显著差异 地质地球所供图

　　太阳日冕层时刻在喷射高速带电粒子流，形成太阳风。太阳风与地球磁层相互作用会引发极光，强烈时还会干扰无线电通信及电网系统。

　　历史上，太阳风是如何挥发的？科学家尝试用月壤回答这个问题。然而月球始终以同一面朝向地球，太阳风在月球正背面的注入是否存在差异？由于缺乏来自月背的样品，这一猜想一直无法得到实证检验。

　　现在，中国科学院地质与地球物理研究所博士后张徐航在导师贺怀宇研究员的指导下，联合中国科学技术大学和嫦娥七号挥发分载荷团队，利用中国国家航天局提供的嫦娥六号月壤样品，开展了系统的稀有气体同位素分析。研究发现，月球正面和背面接收到的太阳风的确存在系统性差异，且地球磁层在其中扮演了“调速器”的角色。

　　此前，科学家基于阿波罗、月球号和嫦娥五号正面样品的研究，建立起“月壤挥发分主要源于太阳风注入以及陨石、彗星撞击”的基本框架。

　　然而，月球具有二分性——正面朝向地球，会反复穿越地球磁层，背面则完全不受地球磁层遮蔽。但这种空间特性对太阳风注入造成的影响不得而知。嫦娥六号任务首次从月球背面南极-艾特肯盆地带回的1935克月壤，为解开这一谜题提供了历史契机。

　　研究团队采用分步加热和全熔激光提取技术，精细测定了5种稀有气体的浓度与同位素组成，并着重对比了来自嫦娥五号的月壤正面样品与嫦娥六号的月球背面样品中重稀有气体氪和氙的释放规律。

　　结果显示，嫦娥六号月壤的氖同位素组成呈现出极为独特的特征——其氖20、氖22比值远低于所有已知的月球正面样品，极为接近理论上的强烈分馏太阳风端元（~11.2）。这表明月球背面经历了更为极端的分馏过程，使其富集重同位素，仅用传统的溅射、扩散或侵蚀模型已无法完全解释，暗示月球背面可能存在更为复杂的同位素分馏机制或一个未被发现的低氖同位素端元。

　　更关键的发现来自重稀有气体氪和氙的释放行为。在分步加热实验中，嫦娥六号样品中太阳风来源的氙主要在高温阶段释放，呈单峰分布；而嫦娥五号样品则出现明显的低温和高温双峰释放模式。由于氪和氙在月壤颗粒中几乎不发生扩散丢失，其释放温度直接反映原始的注入深度。嫦娥六号月球背面样品的深部释放特征表明，太阳风在背面的注入深度整体大于正面，即背面的太阳风粒子具有更高的入射能量。

　　为什么月球的两面会接收到不同能量的太阳风？研究团队论证认为，是地球磁层在“调速”。当月球围绕地球运行并穿越地球磁鞘时，原本每秒约400公里的“正常”太阳风会被显著减速至约每秒200公里。

　　中国科学报