科技日报记者 陆成宽
《自然·天文》24日在线发表了一项关于嫦娥六号月壤的最新研究成果，来自中国科学院地质与地球物理研究所的科研人员，从颗粒力学的角度解析了嫦娥六号月壤更黏的科学机制，成功揭开了嫦娥六号月壤的“黏性”之谜。
科研人员是怎么发现嫦娥六号月壤更黏的？嫦娥六号月壤为什么这么黏？揭开嫦娥六号月壤的“黏性”之谜有什么意义？针对以上问题，科技日报记者采访了相关专家。
第一问：科研人员是怎么确认嫦娥六号月壤更黏的？
2024年6月27日，嫦娥六号任务总设计师胡浩在国新办嫦娥六号任务新闻发布会上提到，在月球背面采样过程中，他们发现嫦娥六号着陆区月壤“似乎稍微黏稠一点，还有点结块”，显示出与月球正面的嫦娥五号月壤不同的物理特性。
“这一现象立刻引起了我们团队的关注。我们通过固定漏斗实验和滚筒实验，精确测量了嫦娥六号月壤的‘休止角’这一衡量颗粒材料流动性好坏的指标。”论文第一作者兼共同通讯作者、中国科学院地质与地球物理研究所研究员祁生文说，“实验结果显示，嫦娥六号月壤的休止角显著大于月球正面样品，其流动性更接近地球上的黏土，证实了此前嫦娥六号月背土壤更黏稠的直观感受。”
第二问：嫦娥六号月壤更黏背后的科学原理是啥？
“关键原因在于月壤颗粒本身的性质。我们排除了磁力或胶结物的影响，确认嫦娥六号月壤休止角更高是三种微小的‘颗粒间作用力’协同作用的结果。它们是摩擦力、范德华力和静电力。所谓范德华力，是一种让物体分子在极其靠近时相互吸引的、微弱却无处不在的吸引力。”祁生文说，当月壤颗粒细到一定程度时，范德华力和静电力的作用就会显著增强，从而使本来不黏的矿物颗粒表现出黏性特征。
通过对嫦娥六号月壤样品进行高精度CT扫描，并与月球正面的月壤对比，科研人员发现了一个独特现象：嫦娥六号月壤的颗粒是最细的，但形状却反而更不规则、更不圆润。
“这一现象颇为反常。”祁生文解释，“通常颗粒越细，形状会越接近球形。而嫦娥六号的月壤又细又糙。”正是这种“又细又糙”的颗粒特性，提升了摩擦力、范德华力与静电力的贡献，产生更高的休止角，造就了其更高黏性特征。
第三问：这一发现有什么意义？
“我们经过一年多的深入研究，首次从颗粒力学角度，系统阐释了月壤的独特黏聚行为，揭开了嫦娥六号月壤的‘黏性’之谜。”祁生文说，“我们认为，这可能与样品中含有大量容易破碎的长石矿物，以及月球背面经历了更强的太空风化作用有关。”
“这项研究为未来月球探测任务提供了重要科学依据。”祁生文说，比如，月壤的流动性影响着陆器着陆时的稳定性和可能引发的月尘飞扬情况。更黏的月壤意味着不同的力学响应，这关乎着陆的安全性。
随着我国深空探测步伐的不断加快，这一研究成果将为月球基地建设、月面资源开发利用等提供关键理论基础，助力我国在月球科学研究和资源利用领域取得新的突破。
（中国科学院地质与地球物理研究所供图）
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