嫦娥六号月壤黏性特征研究取得突破性进展
中国科学院地质与地球物理研究所近日宣布，该所祁生文研究员团队基于嫦娥六号月壤样品，成功揭示了月球背面月壤表现出显著黏性特征的物理机制。相关成果于今日在国际学术期刊《自然·天文》正式发表，为理解月壤力学特性提供了新的视角。
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，该任务在月球背面采样过程中，观察到着陆区月壤“略显黏稠，且存在结块现象”，与此前嫦娥五号采集的月球正面样品存在明显差异。针对这一现象，祁生文团队展开了为期一年多的系统研究。
研究团队通过漏斗实验和滚筒实验，对嫦娥六号月壤样品的休止角进行了高精度测量。休止角作为颗粒材料流动性的重要指标，其数值越大，表示材料越难流动，黏性越强。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一致。
在精细成分分析方面，研究团队发现嫦娥六号月壤中磁性矿物含量极低，且不含黏土矿物，排除了磁性和胶结作用对黏性的影响。进一步研究表明，月壤休止角的增加主要受三种粒间作用力的协同控制：摩擦力、范德华力和静电力。其中，摩擦力受颗粒表面粗糙度影响，而范德华力和静电力则与颗粒尺寸密切相关，颗粒越细，这两种力作用越强。
为深入解析颗粒特性，研究团队利用高分辨率CT技术，对嫦娥六号返回样品进行了1微米级别的三维成像，精确测定了超过29万个颗粒的尺寸与形态。与嫦娥五号及阿波罗任务采集的月壤进行对比后发现，嫦娥六号月壤颗粒整体更细、形态更复杂，球度显著偏低。
祁生文指出，这一现象在常规认知中并不常见。通常，颗粒越细，其形状越趋于球形，而嫦娥六号月壤则呈现出“又细又粗糙”的反常特征。研究人员认为，这种现象可能与样品中富含易破碎的长石矿物（占比约32.6%）以及月球背面更强的太空风化作用有关。月壤中颗粒的细度与复杂形貌显著增强了摩擦力、范德华力和静电力的综合效应，最终导致休止角增大，从而表现出更高的黏性。
该研究首次从颗粒力学角度系统性地解释了月壤的黏性行为，揭示了嫦娥六号月壤“为什么这么黏”的科学本质。研究成果不仅填补了月壤物理特性研究的空白，也为未来月球探测任务中的采样、搬运及月面工程提供了关键理论支撑。
随着我国深空探测计划的持续推进，这类基础研究成果将为月球基地建设、地外资源开发与利用等提供重要技术依据，助力我国在月球科学研究与空间资源开发领域实现更多突破。