嫦娥六号月壤为何具有高黏性？科学家揭示其物理机制
中国科学院地质与地球物理研究所的祁生文研究员团队，基于嫦娥六号采集的月壤样品，系统揭示了月球背面月壤表现出较强黏性特征的力学机制，为“嫦娥六号月壤为何如此黏”的问题提供了全面的科学解释。相关研究成果于近日发表在国际权威期刊《自然·天文》。
2024年6月27日，嫦娥六号任务总设计师胡浩在新闻发布会上指出，在月球背面采样过程中，发现该区域的月壤“略显黏稠，甚至出现结块现象”，与此前嫦娥五号在月球正面采集的样品存在明显差异。为深入解析这一现象，祁生文团队持续开展了一年多的系统研究。
研究团队通过固定漏斗和滚筒实验，对嫦娥六号月壤的休止角进行了高精度测量。休止角是衡量颗粒材料流动性能的重要指标，实验数据显示，嫦娥六号月壤的休止角明显高于嫦娥五号及阿波罗计划采集的样品，其流动性更接近于地球上典型的黏性土壤。
通过成分分析发现，嫦娥六号月壤中磁性矿物含量极低，且不含任何黏土矿物，因此排除了磁力或胶结作用的影响。研究人员确认，该月壤的高休止角主要由三种粒间力协同作用导致：摩擦力、范德华力和静电力。其中，摩擦力与颗粒表面粗糙度正相关，而范德华力和静电力则随着颗粒尺寸减小而显著增强。
为更全面地解析月壤微观结构，研究团队对嫦娥六号月壤样本进行了高分辨率（1微米）CT扫描，对超过29万个颗粒的尺寸和形态进行了精确识别，并与嫦娥五号及阿波罗月壤样本进行对比。结果显示，嫦娥六号月壤颗粒更细，形态更加复杂，整体球度明显偏低。
祁生文指出，这种“细而不圆”的颗粒特征较为罕见。通常来说，颗粒越细，其形状越接近球形，而嫦娥六号月壤却表现出相反的规律。研究人员认为，这可能与月壤中富含易碎裂的长石矿物（约占32.6%）以及月球背面长期受到更强的太空风化作用有关。这种又细又粗糙的颗粒特征，增强了摩擦力、范德华力和静电力的综合效应，从而导致更高的休止角和更显著的黏性。
这项研究首次从颗粒力学角度系统解析了月壤的黏聚行为，揭开了嫦娥六号月壤高黏性的科学奥秘，为未来的月球探测任务提供了重要的理论支撑。随着中国深空探测步伐的加快，这些研究成果将在月球基地建设、月面资源开发等方面发挥关键作用，助力我国在月球科学研究和资源利用领域取得更多突破。