嫦娥六号月壤黏性之谜获解析，研究揭示其物理机制
近日，中国科学院地质与地球物理研究所发布消息，由祁生文研究员领导的科研团队基于嫦娥六号带回的月壤样本，首次系统揭示了月球背面月壤具有高黏性的物理机制。这一发现为理解月球表面物质特性提供了关键线索，相关成果已发表于国际学术期刊《自然·天文》。
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，探测器着陆区域的月壤“似乎稍微黏稠，且有轻微结块现象”，表现出与此前嫦娥五号采自月球正面样本不同的物理性质。此后的研究工作围绕这一特殊性质展开。
为量化月壤的流动特性，研究团队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。休止角是反映颗粒材料流动性的关键参数。实验结果表明，嫦娥六号月壤的休止角明显高于月球正面样品，其流动行为更接近地球上的黏性土壤。这一结果进一步验证了胡浩总设计师的初步观察。
成分分析结果显示，嫦娥六号月壤中磁性矿物含量极低，且不含黏土矿物，因此可排除磁力或胶结作用对黏性的影响。研究团队最终确定，其休止角的显著升高主要由三种颗粒间相互作用力共同主导：摩擦力、范德华力与静电力。其中，摩擦力与颗粒表面的粗糙度呈正相关，而范德华力和静电力则随颗粒尺寸减小而增强。
研究人员还利用高分辨率CT扫描技术，对嫦娥六号返回样本进行了1微米级别的三维成像。通过对29万余个颗粒的尺寸与形态进行精确测量，并与嫦娥五号及阿波罗任务所采集的月壤进行对比，发现嫦娥六号月壤的颗粒更细、形态更不规则，整体球度明显偏低。
祁生文指出，这一现象与常规认识不符。通常颗粒越细，其形态越趋于球形。但嫦娥六号月壤却呈现出“细而粗糙”的特征，这可能与样品中长石矿物的含量较高（约占32.6%）以及月球背面更强的太空风化过程有关。这种又细又粗糙的颗粒结构增强了摩擦力、范德华力和静电力的综合作用，从而导致更高的休止角和更显著的黏性表现。
这项研究从颗粒力学角度出发，首次系统阐述了月壤表现出的黏性行为，为解释嫦娥六号月壤的独特性质提供了坚实的科学依据。随着我国深空探测的不断推进，此类研究成果将在未来月球基地建设、月面资源开发及月球科学探测任务中发挥重要作用，助力我国在月球科学研究和资源利用领域取得更多突破。