北京
太阳风是太阳系内挥发分传输的核心载体。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。然而，月球始终以同一面朝向地球，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？
▲地球磁层下月球接收到的太阳风在月球正背面的差异
日前，中国科学院地质与地球物理研究所联合中国科学技术大学、国家空间科学中心和大气物理研究所等利用嫦娥六号月壤样品，开展了系统的稀有气体同位素分析。研究发现，月球正面和背面接收到的太阳风存在系统性差异，而地球磁层在其中扮演了“调速器”的角色。
研究团队采用分步加热和全熔激光提取技术，精细测定了氦、氖、氩、氪、氙的浓度与同位素组成，并着重对比了嫦娥五号月球正面样品与嫦娥六号月球背面样品中重稀有气体氪和氙的释放规律。
结果显示，嫦娥六号月壤的氖同位素组成呈现出极为独特的特征。这表明月球背面经历了更为极端的分馏过程，背面可能存在更为复杂的同位素分馏机制或一个未被发现的低氖同位素端元。嫦娥六号月壤氪和氙的释放行为表明，月球背面的太阳风粒子具有更高的入射能量。
研究还发现了地球磁层的“调速”作用，解释了为什么同一颗月球的两面会接收到不同能量的太阳风。
当月球围绕地球运行并穿越地球磁鞘时，原本正常（约400km/s）的太阳风会被减速至约200km/s。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。
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，因此注入深度更深。相关模拟与嫦娥五号样品中观察到的混合特征完全吻合。
研究首次利用月球背面样品实证了地球磁场对太阳风到达月表的“调速”效应。这种效应永久性地保留在月壤稀有气体的深度分布和同位素指纹中，从而为重建过去地球磁层与太阳风相互作用提供了新思路。
来源：中国科学院地质与地球物理研究所
责任编辑：宋同舟
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