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在寂寞的月球名义，有一位永遏抑歇的"雕饰师"——太阳风。这股来自太阳的带电粒子流，以每秒数百公里的速率抓续冲击月表，日复一日，无时无刻，在矿物颗粒名义悄然当前时光的印章。
如今，通过分析嫦娥五号和嫦娥六号探伤器带回的有数月壤样品，中国科学家初度揭示：在月球正面与后头之间，存在着以千万年计的太阳风辐照各异，这一发现为结实月球名义的演化历史绽开了新的窗口。
来自天际的无声雕饰师
太阳风主要由氢离子和氦离子构成，它们佩戴着约每核子 1 千电子伏特的能量。当这些高速粒子撞击月球名义的矿物颗粒时，就像轻细的枪弹连续轰击，迟缓在颗粒名义形成一层非晶质的毁伤环带。
这种环带就像树木的年轮，记载着颗粒在月球名义显露的时分锋利和阅历的太阳风辐照强度。与此同期，来自太阳的高能粒子则能穿透更深，在矿物里面留住放射径迹，成为另一册记载天地射线历史的天书。
越过 38 万公里的样品之旅
2020 年 12 月 17 日，嫦娥五号探伤器得胜从月球正面的风暴洋东北部（北纬 43.058 度，西经 51.916 度）带回 1.731 公斤月壤。时隔三年半，2024 年 6 月 25 日，嫦娥六号探伤器创造历史，初度从月球后头的南极 - 艾特肯盆地（南纬 41.625 度，西经 153.978 度）麇集月壤样本。这两批来自月球不同半球、越过期空的有数样品，为科学家提供了前所未有的契机，得以相比月球不同区域在空间风化作用上的各异。
来自中国科学院地球化学商量所的商量团队，齐集中国科学院国度空间科学中心、澳门科技大学、云南大学和吉林大学的科学家们，对这些有数样品张开了追究入微的分析。商量东谈主员悉心挑选了 15 颗具有廓清月表示出特征的长石颗粒。这些颗粒名义皆带有微陨石撞击坑或熔融溅射物的脚迹，无声地诉说着它们在月球名义阅历的漫长岁月。
通过聚焦离子束切须臾期，商量东谈主员制备了约 100 纳米厚的超薄切片。在透射电子显微镜下，这些切片展现出了令东谈主艳羡的微不雅天下：最上层是太阳风毁伤形成的非晶环带，厚度从 19 纳米到 109 纳米不等；而在其下方的晶体基质中，密布着太阳高能粒子留住的放射径迹，如同繁星点点。
代表性商量颗粒的显微特征 ( a ) 商量样品 CE6-PL1 颗粒的二次电子（SE）图像。绿色矩形区域为聚焦离子束（FIB）截取位置。颗粒名义可见微陨石撞击坑及溅射熔融脚迹。 ( b, d ) 颗粒名义的扫描透射电子显微镜（STEM）及高分辨透射电子显微镜（HRTEM）图像。玄色虚线表示非晶边际层与晶质基质之间的界面。 ( c ) STEM 图像、定量 TEM-EDS 元素散播图及对应的元素剖面，夸耀了空间风化边际层的结构特征。白色箭头和虚框分别带领蒸汽千里积层与太阳风毁伤层。注：FIB、STEM、HRTEM 和 TEM-EDS 分别代表聚焦离子束、扫描透射电子显微镜、高分辨透射电子显微镜和透射电子显微镜能谱分析期间。（图片开首：参考文件 1）
地球磁场的看护与偏心
商量发现了一个引东谈主深想的欢娱：来自月球后头中纬度地区的嫦娥六号样品，其太阳风毁伤环带的增长速率为每百万年 33.21 ± 6.16 纳米，昭着高于来自月球正面赤谈隔邻的阿波罗 11 号、16 号和 17 号样品（分别为 25.10 ± 1.76、23.52 ± 5.36 和 25.40 ± 2.32 纳米每百万年）。这一各异背后，荫藏着地球磁场对月球施加的不合称保护。
月球在 28 天的轨谈周期中，约有 7 天时分处于地球磁层鸿沟内，其中梗概 4 天真切磁尾区域。当月球正面朝向太阳时，其中心区域约有一半时分受到地球磁尾的卵翼，太阳风粒子被灵验屏蔽。而月球后头在晨曦时则裕如显露在太阳风的径直轰击之下，莫得任何地磁保护。这种周期性的、不合称的屏蔽效应，在千万年的时分范例上积存，最终在月壤颗粒的微不雅结构中留住了不错测量的印章。
通过霍尔磁流体能源学模拟，科学家们重建了月球名义的太阳风通量散播图。模拟成果廓清地夸耀，月球后头的太阳风通量宽敞高于正面，出奇是在中高纬度地区，这种各异更为权贵。这与嫦娥六号样品夸耀的较高环带增长速率裕如吻合，有劲解救了地球磁层调制月球太阳风辐照的表面。
相当高速的风化之谜
可是，商量中最令东谈主巧合的发现来自嫦娥五号样品。这些采自月球正面北纬 43 度的样品，展现出了总共测试样品中最高的太阳风毁伤环带增长速率——每百万年 55.96 ± 10.82 纳米。这一数值不仅高于月球后头的嫦娥六号样品，更是远超同在月球正面的阿波罗样品。
这一相当欢娱默示着，除了地球磁场的影响外，还有其他身分在戒指着月表的太阳风辐照效应。商量东谈主员提议了几种可能的施展。最初是月壤的孔隙度各异。模拟商量标明，高孔隙度的月壤能增强离子散射，使太阳风粒子与更多矿物颗粒互相作用，从而加快非晶环带的形成。实地测量夸耀，嫦娥五号着陆区的原位孔隙度比嫦娥六号高出约 10%，这可能是导致其环带增长速率相当的辛勤身分。
其次，局部地形的坡度和朝向也可能推崇作用。陡峻的陡坡能灵验减小太阳天顶角，增大单元面积承袭的太阳风通量。此外，嫦娥五号和嫦娥六号着陆区的名义温度条目也存在各异。较低的温度可能更成心于辐照毁伤的积存，因为热退火效应会被禁锢。实验商量标明，在约 500 开尔文以上，矿物晶格的动态退火效应会权贵增强，部分对消辐照形成的毁伤。
嫦娥与阿波罗任务月壤颗粒中太阳风毁伤层厚度与显露年事的相比 相比来自嫦娥五号、嫦娥六号、阿波罗 11 号、16 号和 17 号任务的月壤颗粒中太阳风（SW）毁伤层厚度与显露年事的关联。不同任务的样品以不同标记永别：浅蓝色方形代表嫦娥五号（Chang ’ E-5），黄色方形代表嫦娥六号（Chang ’ E-6），粉红色圆形代表阿波罗 11 号（Apollo 11），绿色圆形代表阿波罗 16 号（Apollo 16），灰色圆形代表阿波罗 17 号（Apollo 17）。浅蓝色与黄色暗影区域分别表示嫦娥五号（CE-5）与嫦娥六号（CE-6）数据的典型鸿沟。浅灰色暗影区域（由两条虚线和图鸿沟甘休）表示大大批阿波罗任务（11、16、17 号）样品数据的散播鸿沟。（图片开首：参考文件 1）
月壤中的水之源
这项商量的真义真义远不啻于结实太阳风的辐照历史。太阳风毁伤形成的非晶环带，恰正是月球水资源的辛勤储存库。当太阳风中的氢离子撞击硅酸盐矿物时，会与其中的氧原子联结形成羟基或水分子，并被困在非晶层的纳米级孔隙中。商量标明，特出 73% 的植入氢 / 氘被保存在裕如非晶化的上层中，唯有约 25% 扩散到更深的部分晶化区域。
嫦娥五号样品中发现的相当高水含量，可能正是其较厚的太阳风毁伤环带所致。更快的环带增长速率意味着更多的氢离子被植入和保存，形成了更丰富的水资源储层。这一发现对改日月球基地的水资源利器具有辛勤真义真义，默示着某些特定区域可能存在更高浓度的太阳风成因水。
瞻望：破解月球演化的密码
通过嫦娥五号和嫦娥六号样品的对比商量，科学家们初度在实验室中确认了月球正后头太阳风辐照的始终不合称性。这种不合称性不仅影响着月表物资的风化速率，还可能导致两个半球在矿物构成、光谱特征、以至蒸发分散播等方面产生系统性各异。
可是，嫦娥五号样品展现的相当高环带增长速率教导咱们，月球名义的空间风化流程比遐想的愈加复杂。局部身分如孔隙度、地形、温度等的综相助用，可能在某些区域创造出特有的风化环境。要裕如结实这些流程，还需要更多不同方位的样品分析，以及更精细的表面模子。
改日，跟着嫦娥七号、八号等后续任务的现实，以及外洋月球科研站的拓荒，东谈主类将赢得更多来自月球不同区域的样品。通过系统地分析这些样品中的太阳风记载，联结原位探伤和遥感不雅测，咱们终将破解月球名义演化的完满密码，为东谈主类在月球上的始终驻留和资源拓荒奠定坚实的科学基础。
千万年来，太阳风如团结位千里默的艺术家，在月球名义精雕细刻。而今天，通过显微镜下的微不雅天下，咱们正在学习解读这位艺术家留住的每一谈脚迹，结实天地风化这一塑造天体名义的基本流程。嫦娥样品的商量，让咱们距离裕如结实这一流程又近了一步。
参考文件
[ 1 ] Liu, R., Zhang, X., Zhao, S. et al. Million-year solar wind irradiation recorded in chang ’ E-5 and chang ’ E-6 samples. Nat Commun 16, 9197 ( 2025 ) . https://doi.org/10.1038/s41467-025-64239-8
规划制作
出品丨科普中国
作家丨郭菲 烟台大学
监制丨中国科普博览
责编丨张一诺
审校丨徐来、张林林
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