嫦娥六号月壤黏性成因研究取得新突破
中国科学院地质与地球物理研究所近日宣布，祁生文研究员团队基于嫦娥六号月壤样品，深入揭示了月球背面月壤呈现高黏性特征的物理机制，从颗粒力学层面全面解答了“嫦娥六号月壤为什么这么黏”的科学问题。相关成果已发表在国际权威学术期刊《自然·天文》。
2024年6月27日，在嫦娥六号任务新闻发布会上，任务总设计师胡浩指出，嫦娥六号在月球背面采样时发现，该区域月壤“似乎稍微黏稠一些，还有点结块”，表现出与月球正面嫦娥五号月壤不同的物理特性。为厘清这一现象，祁生文团队展开了一年多的系统研究。
研究团队采用固定漏斗实验与滚筒实验方法，对嫦娥六号月壤的休止角进行了高精度测量。休止角作为评估颗粒材料流动性的重要参数，其数值直接反映样品的内聚力特性。实验数据表明，嫦娥六号月壤的休止角明显高于月球正面样品，其流动行为更类似于地球上的黏性土壤，这与胡浩总设计师的观察结果高度吻合。
进一步的成分分析显示，嫦娥六号月壤中磁性矿物含量极低，且未检测到黏土矿物，排除了磁力或胶结作用对休止角变化的可能影响。研究确认，背面月壤的休止角增大主要由三种粒间作用力协同主导：摩擦力、范德华力与静电力。其中，摩擦力与颗粒表面粗糙度呈正比关系，范德华力与静电力则随颗粒粒径减小而增强。
研究团队还借助分辨率为1微米的高精度CT扫描技术，对超过29万个嫦娥六号月壤颗粒进行了三维形貌与尺寸分析，并与嫦娥五号及阿波罗计划采集的月球正面样品进行对比。结果显示，嫦娥六号月壤颗粒整体更为细小，且形态复杂，球度显著偏低。
祁生文研究员指出，颗粒细小通常意味着球形度较高，但嫦娥六号样品却呈现出细而粗糙的特征，这一反常现象可能与样品中富含易碎长石矿物（约占32.6%）以及月球背面更强烈的太空风化过程密切相关。这类又细又粗糙的颗粒结构增强了摩擦力、范德华力与静电力的作用，导致休止角显著升高，从而赋予月壤更高的黏聚性。
这项研究从颗粒力学角度系统揭示了月壤黏性行为的形成机制，首次为嫦娥六号月壤的“黏性”之谜提供了科学解释。随着我国深空探测步伐的加快，该成果将为月球基地建设、月面资源开发利用等提供关键理论支撑，有望助力我国在月球科学研究与资源利用领域取得更多突破。