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嫦娥六號揭密:月球背面太空風化現象大不同

中國嫦娥六號任務創下歷史新頁,首度從月球背面帶回珍貴樣本。科學家透過尖端顯微技術分析發現,月球背面的礦物風化模式與正面截然不同,太陽風的影響力遠超過微隕石撞擊。這項突破性研究推翻過往認知,為理解月球神秘背面的演化過程提供關鍵線索。

2024年6月25日,嫦娥六號成功完成人類史上首次月球背面取樣返回任務。中國科學院廣州地球化學研究所的鹹海陽博士與朱建喜博士團隊,在《國家科學評論》發表最新研究成果。鹹博士因先前分析嫦娥五號樣本的卓越貢獻,於2024年8月率先獲得嫦娥六號樣本進行研究。

在鹹博士指導下,研究生林佳芮運用掃描電子顯微鏡(SEM)仔細分析樣本。為儲存表面特徵,她將月壤微粒分散於導電膠上,並以10奈米碳膜包覆,在3千伏低電壓下觀察。分析近千顆粒子後發現,相較過往月球樣本,嫦娥六號樣本表面的熔融液滴和噴濺物明顯較少。

研究團隊進一步選取7種不同成分的礦物顆粒,利用穿透式電子顯微鏡(TEM)深入分析。在編號P2-001的長石顆粒中,意外發現其表面缺乏阿波羅樣本常見的奈米級金屬鐵顆粒(npFe⁰)。後續成分分析顯示,所有觀察到的太空風化特徵(包括非晶質層、氣泡和npFe⁰顆粒)都與基質礦物成分一致,證實這些特徵源自太陽風輻射造成的損傷。

更令人驚訝的是,雖然嫦娥六號樣本的太陽風暴露時間接近阿波羅11號樣本的最低值,但其npFe⁰顆粒尺寸卻更大。這可能意味著月球背面區域的太陽風輻射會導致更顯著的鐵元素分離與聚集。研究結果明確顯示,與過往阿波羅和嫦娥五號樣本的發現相反,在月球背面,太陽風輻射才是主導太空風化過程的關鍵因素。

這種差異源自月球兩面所處的太空環境不同。每逢朔望月,月球正面會進入地球磁尾,受到磁場保護而減少太陽風暴露;背面則持續暴露在直接輻射下。此外,軌道動力學也導致月球不同區域承受的彗星和小行星微隕石撞擊速度各異。

自1959年首度拍攝月球背面影像以來,其地形與正面的顯著差異(稱為月球二分性)已廣為人知。但直到現在,嫦娥六號樣本才首次提供直接證據,證實太空環境同樣存在這種二分性。這項發現不僅深化我們對太陽風輻射與微隕石撞擊如何塑造月球表面的理解,更為研究其他無大氣天體的太空風化演化提供重要啟示。

這項標題為〈月球正背面太空風化差異:來自嫦娥六號樣本的證據〉的研究,已於2025年3月5日發表於《國家科學評論》。