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news.sciencenet.cn 2026/7/15 22:52
嫦娥六號月壤證實：地球磁場是月球正背面太陽風(fēng)注入差異的幕后推手
月球正面和背面“曬太陽”的方式大不相同。利用嫦娥六號月背樣品，來自中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所等單位的科研人員，首次揭示了一個有趣現(xiàn)象：月球背面接收的太陽風(fēng)粒子，比正面能量更高、注入月壤更深；而造成這種差異的幕后推手，正是地球磁層。相關(guān)研究成果在線發(fā)表于《自然·地球科學(xué)》雜志。
太陽風(fēng)是太陽持續(xù)噴出的高速帶電粒子流。由于月球沒有大氣層保護，這些粒子會直接“撞”進月壤顆粒并永久封存�？茖W(xué)家通過分析月壤中氦、氖、氬等稀有氣體的特征，就能反推太陽風(fēng)注入的歷史。然而，月球始終以同一面朝向地球，正面在運行中會反復(fù)穿越地球磁層，背面卻完全不受磁層影響。這種空間差異是否會導(dǎo)致正背面的太陽風(fēng)注入截然不同？由于長期缺乏月背樣品，這個謎團一直無法解開。
嫦娥六號月背樣品為解決這一問題提供了契機�？蒲腥藛T對嫦娥六號月壤進行了精細(xì)的稀有氣體分析，并與嫦娥五號帶回的月球正面樣品對比。結(jié)果顯示，嫦娥六號月壤的氖同位素組成非常特殊，其數(shù)值遠(yuǎn)低于所有已知的正面樣品。這意味著，月球背面經(jīng)歷了更極端的同位素分餾過程，較輕的氖同位素更容易“跑掉”。
正背面存在太陽風(fēng)注入差異的直觀證據(jù)來自氪和氙這類更重的稀有氣體。在加熱實驗中，嫦娥五號正面樣品的太陽風(fēng)來源稀有氣體在低溫和高溫階段都有釋放，呈現(xiàn)雙峰特征。而嫦娥六號月背樣品只出現(xiàn)一個高溫單峰。“這表明，正面月壤里有一部分太陽風(fēng)粒子注入很淺，而背面的粒子整體注入得更深。”論文第一作者、中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所張徐航博士告訴記者。
為什么同一顆月球的兩面，接收到的太陽風(fēng)能量不同？答案就在地球磁層。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)月球穿越地球磁層時，原本速度約400公里/秒的正常太陽風(fēng)會被顯著減速到約200公里/秒。這股“慢速太陽風(fēng)”只掃過月球正面，粒子能量低，注入淺；而背面始終暴露在未減速的太陽風(fēng)中，粒子能量高，自然“扎”得更深。
張徐航表示，這項研究首次用實物證據(jù)證明，地球磁場對到達(dá)月球的太陽風(fēng)起到了實實在在的“調(diào)速”作用；月壤中的重稀有氣體，或許還能成為重建遠(yuǎn)古地球磁層邊界的“化石記錄”，為追溯地磁場演化提供了新思路。
（中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所供圖）
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