月球正背面太阳风注入存差异 地球磁层扮演‘调速器’

中国科学院地质与地球物理研究所、中国科学技术大学与嫦娥七号挥发分载荷团队合作，对国家航天局提供的嫦娥六号月壤样本进行了全面的稀有气体同位素检测。研究发现，月球正面与背面所接收的太阳风存在系统性差别，而地球磁层在其中起到了‘调节器’的作用。相关成果7月15日在线发表于《自然-地球科学》。

太阳风是太阳系内挥发分传输的核心媒介。月壤因长期直接暴露于太阳风中，成为保存太阳风挥发分的天然档案。氦、氖、氩、氪、氙等稀有气体凭借其化学惰性，是追溯太阳风注入过程及后期改造的忠实示踪剂。早期基于阿波罗、月球号和嫦娥五号正面样本的研究，已建立起月壤挥发分主要源自太阳风注入以及陨石、彗星撞击的基本框架。

然而，一个长期未解的问题是：月球始终以同一面朝向地球，正面反复穿越地球磁层，背面则完全不受地球磁层遮蔽，这种独特的空间几何是否会导致太阳风注入在月球正背面出现系统性差异？由于缺乏来自背面的样本，这一假设一直无法得到实证检验。嫦娥六号任务首次从月球背面南极-艾特肯盆地取回1935克月壤，为正面与背面的太阳风注入对比研究提供了历史性机遇。

研究团队精确测定了氦、氖、氩、氪、氙的浓度与同位素组成，并重点对比了嫦娥五号月球正面样本与嫦娥六号月球背面样本中重稀有气体氪和氙的释放规律。嫦娥六号背面样本的释放特征清楚表明，太阳风在月球背面的注入深度整体大于正面，即背面的太阳风粒子具有更高的入射能量。

为什么同一颗月球的两面会接收到不同能量的太阳风？研究提出并论证了地球磁层的‘调节’作用。当月球围绕地球运行并穿越地球磁鞘时，原本正常的太阳风会被显著减速。这部分慢速太阳风只扫过月球正面，导致正面月壤接收到大量减速粒子，注入深度较浅；而月球背面始终背对地球，完全暴露于未经减速的正常太阳风，因此注入更深。

这项研究首次利用月球背面样本，实证了地球磁场对太阳风到达月表的‘调节’效应，并且这种效应永久保留在月壤稀有气体的深度分布和同位素指纹中。

‘日-地-月系统内的相互作用远比我们过去理解的复杂，而月球正面和背面的稀有气体对比，正为我们揭开这些古老联系的全新维度。即便是最熟悉的天体，依然隐藏着等待人类发现的深层奥秘。’论文第一作者、中国科学院地质与地球物理研究所博士后张徐航说。（记者胡喆）