嫦娥六号月壤黏性成因揭示
中科院地质与地球物理研究所近日发布研究进展，祁生文研究员团队基于嫦娥六号月壤样品，系统揭示了月球背面月壤高黏性的物理机制。研究从颗粒力学角度完整解析了嫦娥六号月壤“为何如此黏”的科学问题，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任务新闻发布会上指出，月球背面采样过程中，探测器着陆区的月壤“显得略微黏稠，且有结块现象”，表现出与月球正面嫦娥五号取样区域明显不同的物理特性。为深入理解这一现象，祁生文团队启动了为期一年多的系统性研究。
研究人员采用固定漏斗实验与滚筒实验方法，对嫦娥六号月壤的休止角进行了高精度测量。该指标是评估颗粒材料流动性的重要参数。测试结果表明，嫦娥六号月壤的休止角显著高于月球正面样品，其流动行为更趋近于地球上的黏性土壤，从而验证了胡浩总设计师的观察。
通过深入的成分分析，研究团队确认月壤中磁性矿物含量极低，且不含任何黏土矿物，因此可排除磁力或胶结作用的影响。进一步分析表明，休止角的显著提升主要由三种粒间力协同作用所致：摩擦力、范德华力和静电力。其中，摩擦力的强度与颗粒表面的粗糙程度成正比；而范德华力与静电力的影响则随着颗粒粒径减小而增强。
为深入研究颗粒结构特征，科研人员对嫦娥六号返回样品进行了分辨率达1微米的CT扫描。通过对29万余个颗粒的尺寸和形态进行精确分析，并与嫦娥五号及阿波罗任务的月壤样品对比，发现嫦娥六号月壤颗粒更为细腻，形态更加复杂，且整体球度显著降低。
祁生文指出，这一结果与传统认知相悖，因为颗粒越细通常意味着形状越接近球形。然而嫦娥六号月壤颗粒虽细，却呈现更高的复杂度和表面粗糙度。研究人员推测，这可能与样品中富含易破碎的长石矿物（约占32.6%）以及月球背面经历的更强太空风化作用密切相关。这种“又细又粗糙”的颗粒结构增强了摩擦力、范德华力与静电力的综合作用，从而导致休止角升高，呈现出更高的黏性特征。
该研究首次从颗粒力学角度系统揭示了月壤的黏聚行为机制，为嫦娥六号月壤“黏性”的成因提供了科学解释。随着我国深空探测技术的持续推进，这些成果将为未来月球基地建设、月面资源开发等工程实践提供关键理论支撑，同时推动我国在月球科学与资源利用领域的持续突破。