中國嫦娥六號揭示了太陽風撞擊月球兩側的方式不同的原因。

對中國嫦娥六號任務收集的材料的分析表明，地球磁場是造成這種差異的主要原因。研究結果發表於 自然地質學。

月球塵埃保存了太陽風記錄

太陽風是太陽發出的快速移動的帶電粒子的連續流。這是因為月球沒有稠密的大氣層和全球磁場。然後這些顆粒直接撞擊油性表面。

隨著時間的推移，月球的風化層保存了這種接觸的證據。它充當太陽風輸送的揮發性物質的天然儲存庫。包括稀有氣體（He、Ne、Ar、Kr、Xe），因為這些元素很少與其他材料發生化學反應。因此，科學家可以將其用作太陽風粒子如何進入月球土壤並在月球土壤中累積的可靠標記。

直到最近，研究人員只能研究月球近側的樣本。如果沒有來自遠端的材料，他們無法直接測試兩個半球之間的太陽風掩埋是否存在系統差異。

當中國的嫦娥六號任務從月球背面的南極艾特肯盆地帶回 1.935 克風化層時，情況發生了變化。這些樣本提供了第一個直接機會來比較太陽風粒子如何從月球兩側埋入地下。

嫦娥六號樣本揭示同位素差異

中國科學院地質與地球物理研究所（IGG）領導的團隊對嫦娥六號物質中氦、氖、氬、氪、氙的濃度和同位素組成進行了檢測。

該研究由IGG博士後張旭航在何懷宇教授的指導下進行。該計畫還包括來自中國科學技術大學的研究人員。還有不穩定的嫦娥七號團隊成員。

最顯著的差異之一出現在氖的同位素中。嫦娥六號修改器一般。 ²⁰是的/²²Ne 比率為 11.34 ± 0.22，遠低於所有先前研究的近側樣本的測量值。但它接近強烈太陽風破碎後預期的理論成分。

這種模式顯示遠端具有更強烈的同位素分餾。因此，較重的氖同位素更加豐富。

太陽風在遠端吹得更深。

氪和氙提供了進一步的證據，證明兩個半球暴露於具有不同能量的粒子。

在階梯加熱實驗過程中，太陽風輸送的氙氣主要是從嫦娥六號的高溫物質中散發出來的。這會產生一個高溫峰值。從近側拍攝的嫦娥五號樣本有不同的圖案。它在低溫和高溫下都會釋放大量的氙。

這種差異表明，太陽風粒子更深入地滲透到遠端的風化層。一般來說，埋藏得更深的物體需要更多的高能量粒子。這表明月球的背面暴露在更快、更強大的太陽風中。

地球如何減慢太陽風的速度？

研究人員透過效應來解釋這種差異。 “控制地球磁場的速度”

當月球繞地球運行時，有時它會穿過磁鞘。它是圍繞磁層的緩衝區。在該區域內，太陽風的速度從正常速度約 400 公里/秒減至約 200 公里/秒。

速度的降低主要影響月球面向地球的近側。低能粒子不會深入地表。因此，粒子嵌入仍然靠近風化層的頂部。

始終背對地球的遠端不會受到同樣的影響。它仍然暴露在未受干擾的太陽風中。這使得更快的粒子能夠更深入地滲透到月球土壤中。

研究人員估計，嫦娥五號著陸點記錄的總太陽風暴露量中約有 25% 與這種較慢的氣流有關。相較之下，另一側的嫦娥六號區域並沒有任何相同防禦效果的證據。

月球土壤可以記錄地球磁力的過去

這些遠場樣本提供了第一個直接物理證據，證明地球磁場控制太陽風粒子到達月球不同部分的速度。這種影響在顆粒進入風化層的深度處永久記錄。以及在那裡捕獲的稀有氣體的同位素性質。

研究人員還認為，月球土壤中的重惰性氣體可以作為太陽風與地球磁場之前相互作用的「化石記錄」。當與古地磁證據一起研究時，這些氣體可能提供一種新的方法來追蹤地球磁場在長時間內的變化。

研究表明，太陽、地球和月球之間的關係比科學家先前理解的更為複雜。他們也認為，月球隱藏著這些古代相互作用的證據。它為研究人員提供了一種研究地球磁環境長期歷史的新方法。