中國科學院地質與地球物理研究所的科研團隊,圍繞嫦娥六號任務帶回的月壤樣品展開深入研究,成功破解了月球背面月壤呈現高黏性特征的物理機制。相關成果已發表于國際權威學術期刊《自然·天文》,為理解月壤特性提供了全新視角。
這一發現源于2024年6月嫦娥六號任務中的特殊現象。任務總設計師胡浩在新聞發布會上透露,探測器在月球背面著陸區采集樣本時,月壤呈現出"黏稠且易結塊"的特性,與嫦娥五號從月球正面帶回的月壤存在顯著差異。這一異常現象立即引發科學界高度關注,促使研究團隊展開系統性探究。
科研人員通過固定漏斗實驗、滾筒實驗等精密測試,首次精確測定了嫦娥六號月壤的休止角。數據顯示,其休止角明顯高于嫦娥五號及阿波羅任務樣本,流動特性更接近地球上的黏性土體。這一量化結果直接驗證了月壤"更黏稠"的直觀感受,為后續研究奠定了基礎。
在成分分析階段,團隊發現月壤中磁性礦物含量極低且不含黏土礦物,排除了磁力吸附和化學膠結導致黏性的可能性。進一步實驗表明,月壤的高黏性由摩擦力、范德華力和靜電力三種粒間力共同作用形成:摩擦力與顆粒表面粗糙度正相關,后兩種力則隨顆粒尺寸減小而顯著增強。當顆粒D60值(表征顆粒分布的指標)低于100微米時,范德華力和靜電力的作用會急劇凸顯,使非黏性礦物顆粒表現出黏性特征。
為驗證理論模型,研究團隊運用1微米高空間分辨CT掃描技術,對超過29萬個顆粒的尺寸與形態進行三維重建。分析顯示,嫦娥六號月壤的D60值僅為48.4微米,是三類月壤中最小的,且顆粒形態復雜、球度顯著偏低。這種"細而不圓"的特征,與月壤中32.6%的長石礦物含量以及月球背面更強烈的太空風化作用密切相關。細小顆粒與粗糙表面共同放大了三種粒間力的協同效應,最終導致月壤呈現高黏性。
該研究從顆粒力學角度系統解析了月壤的黏聚行為,不僅解答了嫦娥六號月壤的特性之謎,更為月球探測任務設計、基地建設選址和資源開發利用提供了關鍵科學依據。這項突破性成果標志著我國在月球物質科學研究領域邁入國際前沿。











