嫦娥六号带电粒子去月球搞负离子探测

中国科学院国家空间科学中心牵头的团队,把嫦娥六号着陆器上的NILS设备发挥到了极致。NILS是瑞典空间物理研究所和咱们国家联合搞出来的,也是头一个专门去天外搞负离子探测的家伙。用了两天时间,仪器抓到了六段有效数据,这是人类第一次在月球表面亲自摸到了负离子。虽然大家都猜测月球上会有这种带电粒子,但以前没人见过,主要是因为太容易被太阳晒散架。这次嫦娥六号一落地,就在月壤旁边安营扎寨,把产生负离子的源头给盯紧了。 宇宙里头99%的东西都是等离子体,通常由正离子和电子凑一块儿形成。可不管是太阳外面的大气,还是早期宇宙造星星的时候,甚至是火星和彗星的大气层里,都少不了负离子这号人物。早在理论上就料到月球环境也可能有负离子,但一直拿不出铁证。 月表没大气,太阳风直接吹到地面上。研究显示,打到月壤里的质子大部分都被埋进风化层了,大概有10%到20%的能量变成了ENA散射回去,还有0.1%到1%的是以正离子的形式弹回来。还有一部分质子在散射的时候能抓着一个电子变成H⁻离子。不过这种粒子太脆了,一晒太阳就没了。以前的卫星在绕着月球转的时候根本看不见它们,这回只有直接蹲守在月面才有戏。 科研团队把NILS测到的H⁻能谱跟ARTEMIS卫星同时期测得的上游太阳风参数拿到了一起比对。发现H⁻的积分通量跟太阳风法向通量的关系特别铁(相关系数0.87),平均能量也跟太阳风能量长得一模一样(0.88)。这些结果说明H⁻确实是太阳风在月表碰撞产生的。而且H⁻的能量集中在250到300电子伏特之间,这就证明它们是在散射过程中弄出来的。 至于它们到底咋分布?在对着太阳的那一面,因为光线太足都把负离子晒没了,只能留在离地表很近的一薄层里头;在背阴面就不一样了,因为没光照的缘故不会散架,电磁场一抓它们就被吸上去了,能拉出一条好几个月球半径长的尾巴。这种新发现的带电粒子能帮忙把月球背后的那个等离子体空腔填满。 要是碰上太阳风特别密的时候,H⁻的密度能比平时高出10倍不止。这可能会搞出等离子体波动之类的动静。这次的研究用嫦娥六号拿到的第一手数据,让我们搞明白了H⁻的通量和能量跟太阳风到底是什么关系;还画了个图告诉咱们向阳面有个离子层、背阴面有个离子尾巴的空间结构。 这些成果大大拓宽了我们对月球等离子体环境的认识;也给研究月表怎么被风化、还有外逸层到底啥样提供了新的角度;最后也能帮着咱们去琢磨琢磨别的无大气星球上的负离子是咋来的、咋跑的。