科学家解密嫦娥六月壤：粒间力协同实现高黏附，推动月研突破

2024年6月，嫦娥六号任务在月球背面着陆区采样时，一个意外现象引起了科研人员的注意——月壤呈现出“稍显黏稠、伴有结块”的特性，这与嫦娥五号从月球正面带回的月壤物理性质存在显著差异。这一发现迅速成为科学界关注的焦点，中国科学院地质与地球物理研究所祁生文研究员团队随即展开系统研究，试图解开这一谜题。

研究团队首先通过固定漏斗实验、滚筒实验等手段，对嫦娥六号月壤的休止角进行了精确测定。休止角是衡量颗粒材料流动性的关键指标，结果显示，嫦娥六号月壤的休止角明显大于嫦娥五号及阿波罗任务带回的样品，其流动特性更接近地球上的黏性土体，直接验证了月壤“更黏稠”的直观感受。这一发现为后续研究奠定了基础。

在成分分析阶段，科研人员发现嫦娥六号月壤中仅含极少量磁性矿物，且完全不含黏土矿物。这一结果排除了磁力吸附和胶结作用对月壤黏性的影响，将研究重点转向粒间力的作用机制。进一步研究表明，月壤的高黏性由摩擦力、范德华力和静电力三种粒间力共同控制。其中，摩擦力与颗粒表面粗糙度正相关，而范德华力和静电力则随颗粒尺寸减小而显著增强。当颗粒D60值（小于该粒径的颗粒重量占总重量60%时的粒径）低于100微米时，后两种力的作用会大幅凸显，使非黏性矿物颗粒呈现出黏性特征。

为验证这一结论，团队对嫦娥六号月壤样品进行了1微米高空间分辨CT扫描，对超过29万个颗粒的尺寸与形态进行了精准分析。对比发现，嫦娥六号月壤的D60值仅为48.4微米，是三类月壤中最小的，且颗粒形态更复杂、球度显著偏低。这一“细而不圆”的反常特征，与月壤中富含易破碎的长石矿物（占比32.6%）以及月球背面经历更强的太空风化作用密切相关。

细颗粒与复杂粗糙的表面形态，进一步放大了三种粒间力的协同效应，最终导致月壤表现出高黏性。这一发现不仅解答了嫦娥六号月壤的特性谜题，更从颗粒力学角度系统阐释了月壤的黏聚行为，为未来月球探测任务设计、月球基地建设以及月面资源开发利用提供了重要科学依据。相关研究成果已发表于国际学术期刊《自然·天文》，标志着我国在月球科学研究领域取得了新的突破。