地球磁层对月球近侧与远侧的太阳风通量具有调制效应，导致两侧太阳风通量呈不对称分布。这种长期存在的不对称性可能进一步影响月表的空间风化过程。本研究通过测定嫦娥五号（CE-5）与嫦娥六号（CE-6）月壤颗粒的暴露年龄及太阳风损伤非晶环带厚度，获得了所测样品的环带增长速率，并与阿波罗11号、16号及17号样品的测量结果进行对比。结果显示，来自月球远侧中纬度区域的CE-6月壤颗粒，其环带增长速率相对于来自月球近侧低纬度区域的阿波罗样品测得的结果明显更高。该趋势与模拟所得的月表太阳风通量分布一致，支持“地球磁层能够有效屏蔽月球近侧的太阳风辐照，从而造成近侧和远侧之间的辐照不对称”这一观点。令人意外的是，来自月球近侧中纬度区域的CE-5样品却表现出异常高的环带增长速率，其原因尚不明确，有待进一步研究。本研究发现的长期太阳风通量局地差异性为认识月面不同区域太空风化过程提供了新的视角。
由于缺乏大气和全球性偶极磁场的保护，月球长期遭受太阳风辐照改造，引起月球矿物颗粒表面晶体结构损伤，形成非晶质环带。随着太阳风持续注入，这种环带厚度会逐渐增加，其生长速率为分析月表长期太阳风通量分布提供了重要参考。
图1、典型受测颗粒的微观特征。（a）颗粒表面具备典型暴露特征，绿色框为研究区域；（b,d）研究区域剖面特征，从上至下依次可见表层气相沉积层、太阳风损伤非晶环带、矿物基质区域（内含黑色条状太阳高能粒子辐射径迹）；（c）研究区域剖面微观与元素分布特征，白色箭头和白色虚线框分别标记气相沉积层和太阳风损伤非晶环带。
本研究对CE-5与CE-6返回的月壤样品开展了微区分析。实验选取了15颗具有清晰月表暴露特征的长石颗粒（CE-5：7 颗；CE-6：8 颗）：通过扫描电镜-聚焦离子束切片-透射电镜分析，获取了各颗粒太阳风损伤形成的非晶环带厚度以及太阳高能粒子辐射径迹密度。基于辐射径迹密度数据，估算出各颗粒的暴露年龄，并结合非晶环带厚度算出太阳风损伤非晶环带的增长速率。最后，将测量结果与已发表的阿波罗11号、16号及17号样品的测量数据进行了系统比较（如图2所示）。
图2、嫦娥五号（Chang’E-5）、嫦娥六号（Chang’E-6）、阿波罗11号（Apollo 11）、阿波罗16号（Apollo 16）及阿波罗17号（Apollo 17）月球样品颗粒中太阳风损伤非晶环带厚度与暴露年龄的比较。
研究结果显示，月球近侧中纬度区域采集的CE-5样品具有最高的环带增长速率，其值为 55.96 ± 10.82 nm/Myr；其次为月球远侧中纬度区域的CE-6样品，其环带增长速率为33.21 ± 6.16 nm/Myr。相比之下，阿波罗11、16 和 17号样品的环带增长速率则分别为 25.10 ± 1.76 nm/Myr、23.52 ± 5.36 nm/Myr 和 25.40 ± 2.32 nm/Myr。为进一步探讨环带增长速率与太阳风辐照之间的关系，我们结合月表太阳风通量的数值模拟结果进行了综合分析。
图3、月球表面太阳风通量的分布情况，以及太阳风损伤形成的非晶环带增长速率与太阳风通量之间的关联。
分析结果表明，相较于阿波罗采样区域，CE-6采样区域的太阳风通量更高。这与本研究中CE-6样品损伤环带增长速率高于阿波罗样品的测量结果一致。这表明地球磁层能够有效屏蔽月球近侧部分的太阳风辐照，造成月球正背面太阳风辐照不对称性，从而影响月壤的空间风化过程。此外，我们发现CE-5样品表现出异常高的环带增长速率，意味着月壤损伤程度不仅受太阳风辐照强度的控制，还可能受到其他复杂因素的影响，例如颗粒孔隙度、地形坡度与坡向等。目前，造成CE-5样品环带增长速率异常的具体原因尚不明确，需进一步研究。
上述研究主要由澳门科技大学、中国科学院地球化学研究所、云南大学、中国科学院国家空间科学中心、吉林大学合作开展。研究成果近期以题为 “Million-year solar wind irradiation recorded in Chang’E-5 and Chang’E-6 samples” 的论文发表在 Nature Communications 期刊。论文的共同第一作者为澳门科技大学博士生刘人瑞、赵斯哲（中国科学院地球化学研究所联合培养）和罗朋威助理教授，通讯作者为澳门科技大学张小平教授、徐懿教授以及中国科学院地球化学研究所李阳研究员。澳门科技大学宗秋刚讲座教授及中国科学院国家空间科学中心王赤院士对该研究进行了指导。研究所使用的嫦娥五号与嫦娥六号样品来自探月与航天工程中心（编号：CE5C1000YJFM006、CE5C0400YJFM00505、CE5C0600YJFM00304、CE5C0300YJFM00401、CE6C0300YJFM001、CE6C0300YJFM00401）。本研究工作得到了国家自然科学基金（项目编号：12461160265）以及澳门科学技术发展基金（FDCT）（资助编号：0014/2022/A1、0034/2024/AMJ、0021/2024/RIA1、0158/2024/AFJ、0008/2024/AKP、0052/2024/RIA1、002/2024/SKL）的资助。
论文链接：
Liu,R.,Zhang,X.,Zhao,S. et al. Million-year solar wind irradiation recorded in chang’E-5 and chang’E-6 samples. Nature Communications 16,9197 (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-64239-8
(月球中心 赵斯哲/供稿)