月背月壤為啥更粘？29萬月壤顆粒掃描揭示答案-必威88官方网站

記者從(cong) 中國科學院地質與(yu) 地球物理研究所（以下簡稱地質地球所）獲悉，基於(yu) 嫦娥六號月壤樣品，該所研究員祁生文團隊係統揭示了月球背麵月壤表現出強粘性特征的物理機製，從(cong) 顆粒力學層麵完整闡釋了嫦娥六號月壤“為(wei) 什麽(me) 這麽(me) 粘”的科學謎題。相關(guan) 研究成果11月24日在線發表於(yu) 國際學術期刊《自然-天文》。

時間回溯到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(hui) 上答記者問時提到，月球背麵采樣過程中，發現嫦娥六號著陸區月壤“似乎稍微粘稠一點，還有點結塊”，這與(yu) 月球正麵的嫦娥五號月壤存在不同的物理特性。

這一現象立即引起地質地球所嫦娥六號研究團隊的關(guan) 注。“嫦娥五號與(yu) 六號樣品的力學性質差別很大。打開儲(chu) 存瓶，前者會(hui) 飛走；而後者黏性較大，不會(hui) 飛走。這說明它們(men) 在物理性質上存在不同。”此前，中國科學院院士、地質地球所研究員吳福元在接受《中國科學報》采訪時說。

其背後原因究竟是什麽(me) ？經過一年多的深入研究，祁生文團隊終於(yu) 找到了答案。他們(men) 通過固定漏鬥實驗和滾筒實驗，精確測量了嫦娥六號月壤的休止角——反映顆粒材料流動性的關(guan) 鍵指標。實驗結果顯示，其休止角顯著大於(yu) 月球正麵樣品，流動特性更接近於(yu) 地球上的粘性土體(ti) ，證實了胡浩總設計師的發現：月背月壤“似乎稍微粘稠一點”。

那麽(me) ，這種“粘性”從(cong) 何而來？精細成分分析表明，月壤中含有極少量磁性礦物且不含任何黏土礦物，因此排除了磁力和膠結作用的影響。研究團隊進一步發現其休止角增大主要在於(yu) 三種微觀粒間力的協同作用：摩擦力、範德華力和靜電力。其中，摩擦力的作用與(yu) 顆粒表麵粗糙度正相關(guan) ，範德華力與(yu) 靜電力的作用則隨顆粒尺寸減小而顯著增強。

研究團隊還發現了一個(ge) 關(guan) 鍵的“粒徑閾值”——當顆粒的D60值（小於(yu) 某一粒徑的顆粒重量占到總重量60%時的顆粒粒徑值）低於(yu) 約100微米時，範德華力與(yu) 靜電力對休止角的作用開始凸顯，使得必威88官方网站、輝石、鈣鐵輝石、拉長石等非粘性礦物顆粒表現出明顯的粘性特征。

三種微觀粒間力與(yu) 休止角增大關(guan) 係圖解

基於(yu) 這些理論，研究團隊對嫦娥六號返回樣品進行了1微米的高空間分辨CT掃描，通過對超過29萬(wan) 個(ge) 月壤顆粒的尺寸與(yu) 形態進行精確厘定，並同月球正麵嫦娥五號和阿波羅月壤對比，發現嫦娥六號月壤D60值最小，僅(jin) 為(wei) 48.4微米，顆粒更細，形態更複雜，整體(ti) 球度顯著偏低。

“這一現象頗為(wei) 反常。”祁生文說，“通常顆粒越細，形狀越接近球形；而嫦娥六號月壤雖細，形態卻更複雜。”

研究人員認為(wei) ，這可能與(yu) 樣品中富含易破碎的長石礦物（約占32.6%），以及月球背麵經曆更強太空風化作用有關(guan) 。正是這種“又細又粗糙”的獨特顆粒特性，提升了摩擦力、範德華力與(yu) 靜電力的貢獻，產(chan) 生更高的休止角，最終造就了月背月壤的高粘性。

該研究首次從(cong) 顆粒力學角度，係統闡釋了月壤的獨特粘聚行為(wei) ，揭開了嫦娥六號月壤的“粘性”之謎，為(wei) 未來月球探測任務提供了重要科學依據。研究者表示，隨著我國深空探測步伐的不斷加快，這些研究成果將為(wei) 月球基地建設、月麵資源開發利用，如利用月壤進行3D打印等提供了關(guan) 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。