嫦娥六号月壤黏性之谜揭晓，科学家揭示其物理机制
近日，中国科学院地质与地球物理研究所发布了一项重要研究成果。该所祁生文研究员团队基于嫦娥六号带回的月壤样品，系统分析了月球背面月壤为何表现出较高黏性的问题，从颗粒力学角度完整揭示了其背后的科学机制。相关研究已发表于国际学术期刊《自然·天文》。
2024年6月27日，在嫦娥六号任务新闻发布会上，任务总设计师胡浩首次公开指出，在月球背面采样过程中，发现该区域月壤“略显黏稠，甚至有结块现象”，表现出与月球正面嫦娥五号采样点不同的物理特性。为深入了解这一现象，祁生文团队在过去一年中展开了深入研究。
研究团队采用固定漏斗实验与滚筒实验，对嫦娥六号月壤的休止角进行了精确测定。这一参数是衡量颗粒材料流动性的重要指标。实验结果表明，嫦娥六号月壤的休止角明显高于嫦娥五号和阿波罗计划的月壤样品，其流动特性更接近地球上的黏性土壤，这印证了胡浩的观察。
进一步的成分分析显示，嫦娥六号月壤中磁性矿物含量极低，且不含任何黏土矿物，排除了磁力和胶结作用的影响。在此基础上，研究团队确认，其休止角的增加主要由三种粒间作用力协同控制，即摩擦力、范德华力和静电力。其中，摩擦力与颗粒表面粗糙度呈正相关，而范德华力与静电力则随着颗粒尺寸的减小显著增强。
为获得更精确的颗粒数据，研究团队对嫦娥六号样品进行了分辨率达1微米的CT扫描，对超过29万个颗粒进行了尺寸和形态测量，并与嫦娥五号及阿波罗任务采集的月壤样本进行了对比。结果显示，嫦娥六号月壤颗粒更细，形态更复杂，整体球度显著偏低。
祁生文表示，这一发现令人意外。通常情况下，颗粒越细，其形态越趋近球形，但嫦娥六号月壤却表现出细而不圆的特点。研究人员推测，这可能与样品中富含易碎长石矿物（占比约32.6%）及月球背面更强烈的太空风化作用有关。
研究认为，嫦娥六号月壤的“细而粗糙”特征增强了摩擦力、范德华力与静电力的作用，从而提高了休止角，最终导致了其高黏性特征的形成。
此项研究首次从颗粒力学视角出发，系统揭示了月壤黏聚行为的独特机制，为后续月球探测任务提供了关键科学支撑。随着我国深空探测步伐的加快，这些发现将为未来月球基地建设、月面资源开发等提供重要理论依据，助力我国在月球科学研究和资源利用领域实现新的突破。