嫦娥六号月壤为何黏性显著？科研团队揭示深层机理
近日，中国科学院地质与地球物理研究所发布消息，祁生文研究员团队基于嫦娥六号带回的月壤样品，系统研究了月球背面土壤为何表现出较强黏性的物理机制，首次从颗粒力学角度完整解析了该月壤“黏性增强”的科学原因。该成果已发表于国际权威期刊《自然·天文学》。
2024年6月27日，嫦娥六号任务总设计师胡浩在新闻发布会上提到，任务团队在月球背面采样过程中发现，着陆区的月壤“略显黏稠，甚至出现轻微结块”，与此前嫦娥五号在月球正面采集的样品存在明显差异。针对这一现象，祁生文团队在过去一年中展开了系统研究。
研究人员采用固定漏斗与滚筒实验方法，精准测定了嫦娥六号月壤的休止角，这一指标是评估颗粒材料流动性能的重要参数。实验数据显示，嫦娥六号月壤的休止角远高于月球正面的样品，其流动行为更接近于地球上的黏性土壤，从而印证了胡浩总设计师的观察。
进一步的成分分析显示，该月壤中磁性矿物含量极低，且不含任何黏土矿物，排除了磁力或胶结作用的影响。研究团队最终确认，其休止角的提升主要受三种粒间力共同作用：摩擦力、范德华力和静电力。其中，摩擦力与颗粒表面粗糙度密切相关，而范德华力与静电力则在颗粒尺寸减小的情况下明显增强。
为更深入分析样品特性，研究团队对嫦娥六号月壤进行了1微米精度的CT扫描，完成了对超过29万颗颗粒的尺寸和形态的高分辨率测定，并与嫦娥五号和阿波罗计划的月壤数据进行对比。结果表明，嫦娥六号月壤颗粒更为细小、形状更加复杂，整体球度明显偏低。
祁生文指出，这一发现令人意外。通常情况下，颗粒越细，其形貌越接近球形。而嫦娥六号月壤虽然粒径微小，但形态却呈现出高度不规则性。研究人员认为，这一特征可能与样品中长石矿物（约占32.6%）的高含量及月球背面更强烈的太空风化作用有关。月壤颗粒既细又粗糙的特性，显著增强了摩擦力、范德华力和静电力，从而提升了整体的黏性行为。
这项研究首次从颗粒力学视角，系统揭示了月壤黏性行为的内在机制，为月面作业、探测器设计及后续月球基地建设提供了关键科学支撑。随着中国深空探测计划持续推进，相关研究成果将在月球资源开发、地外天体采样等任务中发挥重要作用，为我国在月球科学研究与资源利用方面实现更多突破奠定坚实基础。