Basierend auf Chang'e-6-Mondbodenproben hat das Team des Forschers Qi Shengwen vom Institut für Geologie und Geophysik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften systematisch den physikalischen Mechanismus der höheren Viskosität des Mondbodens auf der anderen Seite des Mondes aufgedeckt.Aus der Perspektive der Teilchenmechanik ist das wissenschaftliche Rätsel, „warum der Mondboden von Chang'e-6 so klebrig ist“, vollständig geklärt.Relevante Forschungsergebnisse wurden heute in der internationalen Fachzeitschrift Nature Astronomy veröffentlicht.

Diese Forschung entstand aus der unerwarteten Entdeckung der Chang'e-6-Mission im Juni 2024 – Missionschefdesigner Hu Hao erwähnte auf der Pressekonferenz des Informationsbüros des Staatsrates:Bei der Beprobung des Landeplatzes auf der anderen Seite des Mondes zeigte der Mondboden die Eigenschaft, „leicht klebrig und ein wenig klumpig“ zu sein, was sich deutlich von den physikalischen Eigenschaften des Mondbodens unterschied, den Chang'e-5 auf der anderen Seite des Mondes mitgebracht hatte.

Dieses Phänomen erregte schnell die Aufmerksamkeit des wissenschaftlichen Forschungsteams. Nach mehr als einem Jahr systematischer Forschung konnte der Mechanismus dahinter endlich aufgeklärt werden.

Durch eine Reihe von Tests wie das Experiment mit festem Trichter und das Rollenexperiment hat das Forschungsteam den Böschungswinkel des Chang'e-6-Mondbodens (ein zentraler Indikator für die Messung der Fließfähigkeit körniger Materialien) genau gemessen.

Die Ergebnisse zeigen, dass sein Schüttwinkel deutlich größer ist als der der Mondbodenproben, die von Chang'e 5 und den Apollo-Missionen mitgebracht wurden, und dass seine Fließeigenschaften näher an den zähflüssigen Böden auf der Erde liegen, was direkt das intuitive Gefühl bestätigt, dass „Mondboden zähflüssiger ist“.

Bei der Zusammensetzungsanalyse stellten die Forscher fest, dass der Mondboden nur eine sehr geringe Menge magnetischer Mineralien und überhaupt keine Tonmineralien enthält und somit einen Einfluss magnetischer Adsorption und Zementierung auf die Viskosität ausschließt.

Weitere Untersuchungen zeigen, dass die hohe Viskosität des Mondbodens durch drei Kräfte zwischen den Teilchen gesteuert wird: Reibung, Van-der-Waals-Kraft und elektrostatische Kraft. Die Reibungskraft steht in positivem Zusammenhang mit der Rauheit der Partikeloberfläche. Die Van-der-Waals-Kraft und die elektrostatische Kraft nehmen mit abnehmender Partikelgröße erheblich zu. Und wenn der Partikel-D60-Wert (die Partikelgröße, bei der das Gewicht der Partikel, die kleiner als diese Partikelgröße sind, 60 % des Gesamtgewichts ausmacht) unter 100 Mikrometer liegt, werden die Auswirkungen der beiden letztgenannten Kräfte deutlich hervorgehoben, wodurch nicht viskose Mineralpartikel klebrige Eigenschaften aufweisen.

Um diese Schlussfolgerung zu überprüfen, führte das Team einen 1-Mikrometer-CT-Scan mit hoher räumlicher Auflösung von Chang'e-6-Mondbodenproben durch und analysierte die Größe und Form von mehr als 290.000 Partikeln genau.

Ein Vergleich ergab, dass der D60-Wert von Chang'e-6-Mondboden nur 48,4 Mikrometer beträgt, was der kleinste unter den drei Arten von Mondboden ist, und dass die Partikelform komplexer und die Sphärizität deutlich geringer ist.——Diese ungewöhnliche Eigenschaft „dünn, aber nicht rund“ hängt eng mit der Tatsache zusammen, dass der Mondboden reich an leicht zerbrechlichen Feldspatmineralien ist (32,6 % ausmachen) und die andere Seite des Mondes einer stärkeren Weltraumverwitterung ausgesetzt war.

Die feinen Partikel und die komplexe und raue Oberflächenmorphologie verstärken den synergistischen Effekt der drei intergranularen Kräfte weiter und führen letztendlich dazu, dass der Mondboden eine hohe Viskosität aufweist.

Diese Studie ist die erste, die das Kohäsionsverhalten von Mondboden aus der Perspektive der Teilchenmechanik systematisch erklärt. Es löst nicht nur das Rätsel um die Eigenschaften des Chang'e-6-Mondbodens, sondern liefert auch wichtige wissenschaftliche Grundlagen für die Gestaltung künftiger Monderkundungsmissionen, den Bau der Mondbasis sowie die Entwicklung und Nutzung der Mondoberflächenressourcen und wird meinem Land dabei helfen, weiterhin Durchbrüche auf dem Gebiet der wissenschaftlichen Mondforschung zu erzielen.