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news.sciencenet.cn 2026/7/15 22:52
嫦娥六号月壤证实：地球磁场是月球正背面太阳风注入差异的幕后推手
月球正面和背面“晒太阳”的方式大不相同。利用嫦娥六号月背样品，来自中国科学院地质与地球物理研究所等单位的科研人员，首次揭示了一个有趣现象：月球背面接收的太阳风粒子，比正面能量更高、注入月壤更深；而造成这种差异的幕后推手，正是地球磁层。相关研究成果在线发表于《自然·地球科学》杂志。

太阳风是太阳持续喷出的高速带电粒子流。由于月球没有大气层保护，这些粒子会直接“撞”进月壤颗粒并永久封存。科学家通过分析月壤中氦、氖、氩等稀有气体的特征，就能反推太阳风注入的历史。然而，月球始终以同一面朝向地球，正面在运行中会反复穿越地球磁层，背面却完全不受磁层影响。这种空间差异是否会导致正背面的太阳风注入截然不同？由于长期缺乏月背样品，这个谜团一直无法解开。
嫦娥六号月背样品为解决这一问题提供了契机。科研人员对嫦娥六号月壤进行了精细的稀有气体分析，并与嫦娥五号带回的月球正面样品对比。结果显示，嫦娥六号月壤的氖同位素组成非常特殊，其数值远低于所有已知的正面样品。这意味着，月球背面经历了更极端的同位素分馏过程，较轻的氖同位素更容易“跑掉”。
正背面存在太阳风注入差异的直观证据来自氪和氙这类更重的稀有气体。在加热实验中，嫦娥五号正面样品的太阳风来源稀有气体在低温和高温阶段都有释放，呈现双峰特征。而嫦娥六号月背样品只出现一个高温单峰。“这表明，正面月壤里有一部分太阳风粒子注入很浅，而背面的粒子整体注入得更深。”论文第一作者、中国科学院地质与地球物理研究所张徐航博士告诉记者。
为什么同一颗月球的两面，接收到的太阳风能量不同？答案就在地球磁层。研究发现，当月球穿越地球磁层时，原本速度约400公里/秒的正常太阳风会被显著减速到约200公里/秒。这股“慢速太阳风”只扫过月球正面，粒子能量低，注入浅；而背面始终暴露在未减速的太阳风中，粒子能量高，自然“扎”得更深。
张徐航表示，这项研究首次用实物证据证明，地球磁场对到达月球的太阳风起到了实实在在的“调速”作用；月壤中的重稀有气体，或许还能成为重建远古地球磁层边界的“化石记录”，为追溯地磁场演化提供了新思路。
（中国科学院地质与地球物理研究所供图）
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