《自然-地球科学》发表嫦娥六号成果：地球磁层为月球正背面制造“差异化日照”|地球磁层|太阳风|嫦娥六号|探测器|月球|系外行星|自然-地球科学

中国嫦娥六号探测器采集的样本揭示了月球背面诸多奥秘。对这些岩石和风化层样本的研究不仅揭示了月球背面与正面截然不同的地质历史，也揭示了月球两半与空间天气相互作用的不同方式。

本质上，与正面一样，月球背面也受到太阳风粒子的轰击，但速度和能量有所不同。

示意图展示了在地球磁层的影响下，月球近侧和远侧所经历的截然不同的太阳风环境。图片来源：Zhang, X. et al. (2026)

这张由克莱门汀号探测器拍摄的月球全球地图，显示了月球近侧和远侧之间的差异。图片来源：NASA。

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内容

在这些研究之前，由于缺乏月球背面样本，无法直接实验探究南北半球太阳风相互作用的差异。近期，中国科学院地质与地球物理研究所（IGG）的一个研究团队发现，地球磁层是造成这种差异的原因。该研究成果为理解太阳和地月系统的动力学提供了新的视角，而这些信息已在月球风化层中保存了数十亿年之久。

自地球和月球形成以来（大约45亿年前），它们一直受到太阳风的轰击。太阳风是一种持续不断的等离子体流，主要由质子和电子组成。地球的磁层和大气层阻止了大部分粒子到达地表，并将它们引导至两极，在那里引发极光。而在月球这个没有大气层和磁层的天体上，这些粒子会到达地表，并在月壤上留下痕迹。

因此，月壤以太阳风挥发物的形式保存了这种轰击的记录，其中包括稀有气体（氦 (He)、氖 (Ne)、氩 (Ar)、氪 (Kr)、氙 (Xe) 和氡 (Rn)）。这些元素是太阳风注入的高度可靠的指标，为这一古老过程提供了天然记录。得益于中国的嫦娥六号探测器从南极-艾特肯盆地带回了1.935克月壤样本，科学家们至少可以对月球近侧和远侧的太阳风注入情况进行直接比较。

在发表于《自然地球科学》杂志的这项研究中，中国科学院的研究团队对这些样本进行了惰性气体同位素分析，测定了氦、氖、氩、氪和氙的浓度和同位素组成。结果表明，氖的同位素组成非常独特，

其20Ne/22Ne比值远低于阿波罗计划以来从月球近侧带回的许多样本中的测量值。

此外，这一比例接近于强太阳风注入后预期的理论成分，表明月球背面遭受了更强烈的轰击。研究团队还注意到近侧和远侧的氪和氙含量存在差异。在加热样品的过程中，氙主要在高温下释放，形成单一的释放峰。这与嫦娥五号探测器从月球近侧最大的月壤——风暴洋采集的样品形成了鲜明对比。

这些样本在加热后，无论在低温还是高温下都呈现出明显的双峰释放模式。这表明太阳风离子能够更深入地渗透到月球背面的风化层中，说明月球背面暴露于更高能量的粒子之下。

研究团队将这种差异归因于地球磁鞘——环绕磁层的一个缓冲区域，月球会周期性地穿过该区域。当月球位于磁鞘内时，周围的太阳风速度会从400公里/秒（248.5英里/秒）降低到约200公里/秒（124.25英里/秒）。