IT之家 3 月 17 日消息，據(jù)中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心分享，嫦娥六號(hào)著陸器搭載的國際首臺(tái)地外空間專用負(fù)離子分析儀（NILS），成功實(shí)現(xiàn)人類首次月球表面負(fù)離子直接探測(cè)，揭示出月球上存在由太陽風(fēng)吹拂產(chǎn)生的負(fù)離子，破解了長期困擾科學(xué)界的月球負(fù)離子存在之謎。

▲ 嫦娥六號(hào) NILS 儀器觀測(cè)示意圖

據(jù)介紹，月球是無大氣天體代表，太陽風(fēng)可直接轟擊月表。近年來研究結(jié)果表明，太陽風(fēng)質(zhì)子打到月壤后，大部分被注入風(fēng)化層中，約 10%–20% 以能量中性原子（ENA）形式散射，約 0.1%–1% 以正離子形式反射。

此外，理論和實(shí)驗(yàn)室研究還預(yù)期，部分質(zhì)子可能在散射過程中捕獲第二個(gè)電子形成負(fù)離子（H?）。然而，由于光致解吸作用，H?在太陽輻射下極易失去電子而消散，在 1AU 處的壽命僅約 0.07 秒，因此難以存活到環(huán)月軌道器高度，導(dǎo)致以往的月球軌道探測(cè)任務(wù)未能捕捉到負(fù)離子信號(hào)。

▲ H?能譜及其與太陽風(fēng)參數(shù)的相關(guān)性

IT之家從中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心獲悉，嫦娥六號(hào)著陸器上搭載了一臺(tái)由瑞典空間物理研究所和中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心聯(lián)合研制的負(fù)離子分析儀（NILS），這是國際首個(gè)地外空間專用負(fù)離子探測(cè)器，它在兩天觀測(cè)時(shí)間內(nèi)獲得了六段有效的 H?能譜數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了人類首次在月球表面對(duì)負(fù)離子的直接探測(cè)。

研究人員將這批數(shù)據(jù)與歐洲的阿特米斯衛(wèi)星同期觀測(cè)的太陽風(fēng)參數(shù)進(jìn)行系統(tǒng)比對(duì)分析，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)清晰的規(guī)律：氫負(fù)離子的通量和能量，與太陽風(fēng)的通量和能量呈現(xiàn)出極強(qiáng)的正相關(guān)性。太陽風(fēng)最強(qiáng)時(shí)段的負(fù)離子通量，是最弱時(shí)段的三倍。這為“負(fù)離子起源于太陽風(fēng)轟擊月表”提供了直接的觀測(cè)證據(jù)。

此外，H?平均能量集中在 250–300 eV，說明這些負(fù)離子主要由太陽風(fēng)在月表的散射過程產(chǎn)生。本研究還進(jìn)一步利用蒙特卡洛測(cè)試粒子模擬揭示了其空間分布特征：

• 在向陽面，由于光致解吸效應(yīng)，H?被限制在緊貼月球表面的薄層內(nèi)，密度隨高度迅速衰減，50 公里以上降至 10? m?3 以下；
• 在背陽面，由于該區(qū)域處于月球陰影區(qū)內(nèi)無太陽光照，光致解吸效應(yīng)消失，H?被電磁場拾起后可形成延伸數(shù)個(gè)月球半徑的長負(fù)離子尾。

這一新發(fā)現(xiàn)的帶電粒子組分可參與填充月球尾跡區(qū)的等離子體空腔。在極端太陽風(fēng)密度事件期間，H?密度可比正常條件高出 10 倍以上，其可能對(duì)月球空間環(huán)境帶來顯著影響，比如產(chǎn)生一些等離子體波動(dòng)等。

▲ 不同太陽風(fēng)條件下 H?密度的模擬空間分布

該研究利用嫦娥六號(hào) NILS 的首次月表負(fù)離子觀測(cè)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)了 H?通量和能量與太陽風(fēng)參數(shù)的強(qiáng)相關(guān)性，為月表 H?起源于太陽風(fēng)散射過程提供了直接觀測(cè)證據(jù)。這些結(jié)果不僅提高了人們對(duì)月球等離子體環(huán)境的認(rèn)識(shí)，還為研究月表太空風(fēng)化以及外逸層提供了新的視角。