《自然·天文》24日在線發表了一項關于嫦娥六號月壤的最新研究成果，來自中國科學院地質與地球物理研究所的科研人員，從顆粒力學的角度解析了嫦娥六號月壤更黏的科學機制，成功揭開了嫦娥六號月壤的“黏性”之謎。

科研人員是怎么發現嫦娥六號月壤更黏的？嫦娥六號月壤為什么這么黏？揭開嫦娥六號月壤的“黏性”之謎有什么意義？針對以上問題，科技日報記者采訪了相關專家。

第一問：科研人員是怎么確認嫦娥六號月壤更黏的？

2024年6月27日，嫦娥六號任務總設計師胡浩在國新辦嫦娥六號任務新聞發布會上提到，在月球背面采樣過程中，他們發現嫦娥六號著陸區月壤“似乎稍微黏稠一點，還有點結塊”，顯示出與月球正面的嫦娥五號月壤不同的物理特性。

“這一現象立刻引起了我們團隊的關注。我們通過固定漏斗實驗和滾筒實驗，精確測量了嫦娥六號月壤的‘休止角’這一衡量顆粒材料流動性好壞的指標。”論文第一作者兼共同通訊作者、中國科學院地質與地球物理研究所研究員祁生文說，“實驗結果顯示，嫦娥六號月壤的休止角顯著大于月球正面樣品，其流動性更接近地球上的黏土，證實了此前嫦娥六號月背土壤更黏稠的直觀感受。”

第二問：嫦娥六號月壤更黏背后的科學原理是啥？

“關鍵原因在于月壤顆粒本身的性質。我們排除了磁力或膠結物的影響，確認嫦娥六號月壤休止角更高是三種微小的‘顆粒間作用力’協同作用的結果。它們是摩擦力、范德華力和靜電力。所謂范德華力，是一種讓物體分子在極其靠近時相互吸引的、微弱卻無處不在的吸引力。”祁生文說，當月壤顆粒細到一定程度時，范德華力和靜電力的作用就會顯著增強，從而使本來不黏的礦物顆粒表現出黏性特征。

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通過對嫦娥六號月壤樣品進行高精度CT掃描，并與月球正面的月壤對比，科研人員發現了一個獨特現象：嫦娥六號月壤的顆粒是最細的，但形狀卻反而更不規則、更不圓潤。

“這一現象頗為反常。”祁生文解釋，“通常顆粒越細，形狀會越接近球形。而嫦娥六號的月壤又細又糙。”正是這種“又細又糙”的顆粒特性，提升了摩擦力、范德華力與靜電力的貢獻，產生更高的休止角，造就了其更高黏性特征。

第三問：這一發現有什么意義？

“我們經過一年多的深入研究，首次從顆粒力學角度，系統闡釋了月壤的獨特黏聚行為，揭開了嫦娥六號月壤的‘黏性’之謎。”祁生文說，“我們認為，這可能與樣品中含有大量容易破碎的長石礦物，以及月球背面經歷了更強的太空風化作用有關。”

“這項研究為未來月球探測任務提供了重要科學依據。”祁生文說，比如，月壤的流動性影響著陸器著陸時的穩定性和可能引發的月塵飛揚情況。更黏的月壤意味著不同的力學響應，這關乎著陸的安全性。

隨著我國深空探測步伐的不斷加快，這一研究成果將為月球基地建設、月面資源開發利用等提供關鍵理論基礎，助力我國在月球科學研究和資源利用領域取得新的突破。

來源：科技日報 文中圖片來自中國科學院地質與地球物理研究所