月球的正面与背面，空间环境究竟有多大差异？基地若建在正面或背面，面临的挑战又有哪些不同？2026年7月，我国科研团队利用嫦娥六号带回的1935克月背土壤样本，给出了部分答案。相关详情已发表于国际顶级期刊《自然·地球科学》。
通过解析月壤中稀有气体的“化学指纹”，团队证实了困扰科学界数十年的猜想：地球庞大的磁层会减缓太阳风速度，致使月球正面与背面遭受的宇宙粒子轰击强度截然不同。这份天然的宇宙档案，首次完整记录了地月空间环境的半球差异。
太阳风的“记录员”
大众熟知太阳发光发热，却未必了解它持续向外喷射高速带电粒子流，即太阳风。常态下，太阳风速度可达400公里/秒，一秒即可跨越北京至上海的距离。地球拥有大气层和全球性磁场两道屏障，大部分太阳风粒子由此被偏转或削弱；月球则既无大气缓冲，也无全球磁场，数十亿年来，太阳风粒子直接撞击月壤并永久留存痕迹。
（插图说明：太阳风吹拂地月系统概念图，非真实比例。图库版权图片，转载使用可能引发版权纠纷）
氦、氖、氪、氙等稀有气体化学性质极稳，几乎不会因风化或陨石撞击而流失，是记录太阳风的理想载体。科研人员采用激光分步加热月壤，依据不同温度释放的气体成分，反推亿万年间太阳风的速度与能量。此前，人类仅拥有阿波罗计划及嫦娥五号采集的月球正面土壤，月球正反两面的太阳环境差异只能停留于理论推测。如今，嫦娥六号从南极 - 艾特肯盆地取回月背样品，终于提供了关键实证。
科研团队对比嫦娥五号（正面）与嫦娥六号（月背）月壤样品中的稀有气体数据，梳理出两大核心线索：
其一为氖同位素比值。高速粒子撞击时，质量较轻的氖更易流失，导致月壤中重氖占比升高。嫦娥六号样品显示，氖与重氖比值接近纯净高速太阳风的标准数值；而所有月球正面样品的比值均明显偏高，表明正面长期受低速粒子冲刷，同位素分馏效应较弱。
其二为氪、氙的释放温度。此类重气体在矿物中难以扩散，释放温度直接对应粒子钻入的深度。加热嫦娥五号月壤时，低温与高温区间均有氙释放，说明浅层与深层都存留太阳风粒子；嫦娥六号月壤仅在高温段大量释气，证明月背太阳风穿透力更强。定量测算表明，在月球绕地球一周的周期内，正面约有25%的时间接触减速太阳风，月背则全程不受低速粒子影响。
“调速”揭示多重信息
造成这种半球差别的幕后推手，正是包裹地球的巨大磁层。磁层形如水滴状无形气泡，向外延伸几十万千米直至月球轨道。原生高速太阳风撞击磁层边界后进入磁鞘湍流区，速度从400km/s骤降至200km/s。
月球每月两次穿过磁鞘区域，此时仅朝向地球的正面会被低速粒子覆盖；背向地球的月背全程暴露在未减速的原生太阳风中。低速粒子动能不足，仅能停留在矿物表层；高速粒子冲击力更强，可深入矿物内部，离子模拟计算亦完全印证了这一机制。
（插图说明：太阳风受地磁场减速，进而对月球正面产生不同影响。图库版权图片，转载使用可能引发版权纠纷）
这是人类首次依托真实月壤实物，确证地球磁层的“调速效应”，该成果兼具理论与工程双重价值。
首先，月壤是记录古地磁的天然化石。不同地质年代地球磁场强弱变化，都会改变磁鞘的减速效果，并永久留存于稀有气体同位素中。借助正反两面样品对比，我们能反推数十亿年前地球磁层的演化过程，弥补因板块运动丢失的古地磁证据，解答早期地球如何依靠磁场锁住大气、孕育宜居环境。
其次，为月球探测工程提供精准环境依据。月背太阳风能量更高、辐射持续更强，未来月球科研站及载人登月的宇航服、设备需提升辐射防护标准；太阳风中的氢离子会与矿物结合生成微量月水，月背储水层埋藏更深，可为原位取水选址提供参考；同时，氦 - 3等核聚变资源在两面植入深度不同，资源评估不可一概而论。
最后，完善太阳系行星基础理论。以往研究仅依赖正面样品，低估了恒星风对无磁场天体的分异作用。如今拥有完整的月背数据，我们可以修正月球挥发物分布模型，并将其拓展至水星、无磁小行星，厘清恒星风如何长久塑造岩质星球表层物质循环。
结语
从阿波罗计划采集的几十克正面月壤，到嫦娥五号、六号分处月球两端的完整样本，中国探月工程补齐了人类月球样品研究的关键拼图。一粒小小的月背尘土，让我们直观看见38万千米外地球磁场的深远影响。日、地、月三者的相互作用远比以往认知复杂，月球静静封存着太阳与地球共同书写的宇宙演化史。后续嫦娥系列探测还将持续开展采样与原位观测，挖掘更多藏在月壤里的空间秘密。
策划制作
作者丨肖龙 中国地质大学（武汉）教授
审核丨孙志斌 中国科学院国家空间科学中心研究员
策划丨江帆 高佩雯
责编丨王梦如