记者今天（24日）从中国科学院地质与地球物理研究所获悉，基于嫦娥六号月壤样品，该研究所祁生文研究员团队系统揭示了月球背面月壤表现出的较高黏性特征的物理机制，从颗粒力学层面完整阐释了嫦娥六号月壤“为什么这么黏”的科学谜题。相关研究成果今天在国际学术期刊《自然·天文》发表。
2024年6月27日，嫦娥六号任务总设计师胡浩在嫦娥六号任务新闻发布会上提到，月球背面采样过程中，发现嫦娥六号着陆区月壤“似乎稍微黏稠一点，还有点结块”，显示出与月球正面的嫦娥五号月壤不同的物理特性。针对月球背面月壤这一特性，祁生文研究员团队开展了一年多的深入研究。
研究团队通过固定漏斗实验和滚筒实验，精确测量了嫦娥六号月壤的休止角——这个反映颗粒材料流动性的关键指标。实验结果显示，嫦娥六号月壤的休止角显著大于月球正面样品，其流动特性更接近于地球上的黏性土体，证实了胡浩总设计师的发现：背面“似乎稍微黏稠一点”。
精细成分分析表明，月壤中含有极少量磁性矿物且不含任何黏土矿物，即排除磁力和胶结作用的影响后，研究团队确认其休止角增大主要受三种粒间力的协同控制：摩擦力、范德华力和静电力。其中，摩擦力的作用与颗粒表面粗糙度正相关，范德华力与静电力的作用则随颗粒尺寸减小而显著增强。
在此基础上，科研团队对嫦娥六号返回样品进行了1微米的高空间分辨CT扫描，通过对超过29万个月壤颗粒的尺寸与形态进行精确厘定，并同月球正面嫦娥五号和阿波罗月壤对比，发现嫦娥六号月壤颗粒更细，形态更复杂，整体球度显著偏低。
祁生文研究员指出，这一现象颇为反常，通常颗粒越细，形状越接近球形，而嫦娥六号月壤虽细，形态却更复杂。研究人员认为，这可能与样品中富含易破碎的长石矿物（约占32.6%），以及月球背面经历更强太空风化作用有关。嫦娥六号月壤又细又粗糙的颗粒特性，提升了摩擦力、范德华力与静电力的贡献，产生更高的休止角，造就了其更高黏性特征。
该研究首次从颗粒力学角度，系统阐释了月壤的独特黏聚行为，揭开了嫦娥六号月壤的“黏性”之谜，为未来月球探测任务提供了重要科学依据。随着我国深空探测步伐的不断加快，这些研究成果将为月球基地建设、月面资源开发利用等提供关键理论基础，助力我国在月球科学研究和资源利用领域取得新的突破。
来源：央视新闻
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