嫦娥六号月壤黏性成因揭示，科研成果登上《自然·天文》
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采集的月壤样品，系统揭示了月球背面月壤具有较高黏性特征的物理机制。该成果已在国际权威学术期刊《自然·天文》发表。
2024年6月27日，嫦娥六号任务总设计师胡浩在发布会上指出，在月球背面采样过程中，发现着陆区月壤“略微黏稠，且存在结块现象”，表现出不同于嫦娥五号在月球正面采集样品的物理特性。为了深入探究这一现象，祁生文团队在过去一年多时间内展开了系统的实验与研究。
研究人员采用固定漏斗实验和滚筒实验，对嫦娥六号月壤的休止角进行了精确测量。休止角是衡量颗粒材料流动能力的重要参数。实验结果显示，嫦娥六号月壤的休止角明显高于正面月壤，其流动行为更类似于地球上的黏性土壤，从而验证了胡浩关于“背面月壤更黏”的观察。
通过精细成分分析，团队发现嫦娥六号月壤中磁性矿物含量极低，且不含任何黏土矿物，因此排除了磁力与胶结作用的可能性。最终，研究确认，休止角的增大主要由三种粒间力共同作用：颗粒间的摩擦力、范德华力以及静电力。摩擦力与颗粒表面的粗糙度密切相关，而范德华力与静电力则随着颗粒尺寸减小而增强。
在此基础上，研究人员还使用分辨率达1微米的CT扫描技术，对超过29万个月壤颗粒的尺寸与形态进行了高精度测量，并与嫦娥五号及阿波罗任务的月壤样本进行对比。结果显示，嫦娥六号月壤颗粒更细，形态更复杂，整体球度显著偏低。
祁生文指出，这一现象与常规认知不同：通常情况下，颗粒越细，其形状越接近球形。然而，嫦娥六号月壤颗粒不仅细，还表现出更复杂的形态。研究人员推测，这可能与样品中富含易碎的长石矿物（约占32.6%）以及月球背面经历更为强烈的太空风化作用有关。
嫦娥六号月壤细而粗糙的颗粒特性，显著提升了摩擦力、范德华力与静电力的综合作用，从而导致更高的休止角，形成了其独特的高黏性特征。
这项研究首次从颗粒力学角度系统揭示了月壤的黏聚行为，为理解嫦娥六号月壤的物理特性提供了关键理论支持。随着我国深空探测计划持续推进，这些成果将为未来月球基地建设、月面资源开发及科学研究提供坚实的基础。