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本报北京7月17日电（记者崔兴毅、张晓华）月球正面和背面的太阳风原来并不相同——日前，科研人员利用嫦娥六号探测器从月球背面带回的月壤，首次为这一长期猜想提供了直接证据。
该研究由中国科学院地质与地球物理研究所博士后张徐航在研究员贺怀宇指导下完成，合作方包括中国科学技术大学、中国科学院国家空间科学中心、中国科学院大气物理研究所等。他们利用嫦娥六号月壤样品开展系统的稀有气体同位素分析，发现地球磁层像个调速器，会减慢扫过月球正面的太阳风速度，而背面则始终受到高速太阳风的轰击。相关成果于近日发表。
太阳风是太阳系内传输物质的重要“信使”。月壤长期暴露在太阳风中，就像一份保存太阳风信息的天然档案。其中，氦、氖、氩、氪和氙等稀有气体化学性质稳定，是追溯太阳风注入过程的理想示踪剂。月球始终以同一面朝向地球，正面会反复穿越地球磁层，背面则完全不受磁层遮蔽。这种独特的空间位置关系，是否会导致正背面太阳风注入存在差异？由于缺乏月球背面样品，该猜想一直无法验证。
嫦娥六号首次从月球背面南极-艾特肯盆地取回约1935克月壤，为对比研究提供了契机。研究团队精细测定5种稀有气体的浓度及其23个同位素的组成，发现嫦娥六号月壤的氖同位素比值极为特殊，不同于所有已知月球正面样品。
另一项关键证据来自氪和氙的释放行为。在分步加热实验中，嫦娥六号背面样品中太阳风来源的氙主要在高温阶段释放，呈“单峰”分布；嫦娥五号正面样品则出现低温和高温“双峰”释放模式。氪和氙在月壤颗粒中几乎不发生扩散丢失，其释放温度直接反映原始注入深度。这表明，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。
为什么月球的两面接收到的太阳风“力道”不一样？研究论证了地球磁层的“调速”作用。月球围绕地球运行时，会穿越地球磁鞘区域，原本速度约每秒400公里的太阳风会被显著减速至约每秒200公里。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，完全暴露在未经减速的正常太阳风中，因此注入更深。定量估算也表明，嫦娥五号正面着陆点约有25%的时间受慢速太阳风影响，而嫦娥六号背面着陆点则完全不受此效应影响。计算机模拟进一步证实，每秒约200公里的太阳风粒子注入深度与正面浅层释放特征一致。
该研究实证了地球磁场对到达月表的太阳风具有“调速”效应，而该效应被永久“记录”在月壤稀有气体的深度分布和同位素指纹中。研究人员表示，月壤中的重稀有气体有潜力成为重建过去地球磁层与太阳风相互作用边界的“化石记录”，为理解地球磁层演化打开新窗口。
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