人类首次：我国嫦娥六号揭示月球上存在太阳风吹起来的负离子

IT之家 3 月 17 日消息，据中国科学院国家空间科学中心分享，嫦娥六号着陆器搭载的国际首台地外空间专用负离子分析仪（NILS），成功实现人类首次月球表面负离子直接探测，揭示出月球上存在由太阳风吹拂产生的负离子，破解了长期困扰科学界的月球负离子存在之谜。

▲ 嫦娥六号 NILS 仪器观测示意图

据介绍，月球是无大气天体代表，太阳风可直接轰击月表。近年来研究结果表明，太阳风质子打到月壤后，大部分被注入风化层中，约 10%–20% 以能量中性原子（ENA）形式散射，约 0.1%–1% 以正离子形式反射。

此外，理论和实验室研究还预期，部分质子可能在散射过程中捕获第二个电子形成负离子（H⁻）。然而，由于光致解吸作用，H⁻在太阳辐射下极易失去电子而消散，在 1AU 处的寿命仅约 0.07 秒，因此难以存活到环月轨道器高度，导致以往的月球轨道探测任务未能捕捉到负离子信号。

▲ H⁻能谱及其与太阳风参数的相关性

IT之家从中国科学院国家空间科学中心获悉，嫦娥六号着陆器上搭载了一台由瑞典空间物理研究所和中国科学院国家空间科学中心联合研制的负离子分析仪（NILS），这是国际首个地外空间专用负离子探测器，它在两天观测时间内获得了六段有效的 H⁻能谱数据，实现了人类首次在月球表面对负离子的直接探测。

研究人员将这批数据与欧洲的阿特米斯卫星同期观测的太阳风参数进行系统比对分析，发现了一个清晰的规律：氢负离子的通量和能量，与太阳风的通量和能量呈现出极强的正相关性。太阳风最强时段的负离子通量，是最弱时段的三倍。这为“负离子起源于太阳风轰击月表”提供了直接的观测证据。

此外，H⁻平均能量集中在 250–300 eV，说明这些负离子主要由太阳风在月表的散射过程产生。本研究还进一步利用蒙特卡洛测试粒子模拟揭示了其空间分布特征：

• 在向阳面，由于光致解吸效应，H⁻被限制在紧贴月球表面的薄层内，密度随高度迅速衰减，50 公里以上降至 10⁵ m⁻³ 以下；
• 在背阳面，由于该区域处于月球阴影区内无太阳光照，光致解吸效应消失，H⁻被电磁场拾起后可形成延伸数个月球半径的长负离子尾。

这一新发现的带电粒子组分可参与填充月球尾迹区的等离子体空腔。在极端太阳风密度事件期间，H⁻密度可比正常条件高出 10 倍以上，其可能对月球空间环境带来显著影响，比如产生一些等离子体波动等。

▲ 不同太阳风条件下 H⁻密度的模拟空间分布

该研究利用嫦娥六号 NILS 的首次月表负离子观测数据，发现了 H⁻通量和能量与太阳风参数的强相关性，为月表 H⁻起源于太阳风散射过程提供了直接观测证据。这些结果不仅提高了人们对月球等离子体环境的认识，还为研究月表太空风化以及外逸层提供了新的视角。