Basándose en muestras de suelo lunar de Chang'e-6, el equipo del investigador Qi Shengwen del Instituto de Geología y Geofísica de la Academia de Ciencias de China reveló sistemáticamente el mecanismo físico de la mayor viscosidad del suelo lunar en la cara oculta de la Luna.Desde la perspectiva de la mecánica de partículas, se explica completamente el misterio científico de "por qué el suelo lunar de Chang'e-6 es tan pegajoso".Los resultados de la investigación relevante se publicaron hoy en la revista académica internacional Nature Astronomy.

Esta investigación se originó a partir del descubrimiento inesperado de la misión Chang'e-6 en junio de 2024, como mencionó el diseñador jefe de la misión, Hu Hao, en la conferencia de prensa de la Oficina de Información del Consejo de Estado:Al tomar muestras del área de aterrizaje en la cara oculta de la Luna, el suelo lunar mostró características de ser "ligeramente pegajoso y un poco grumoso", lo que era significativamente diferente de las propiedades físicas del suelo lunar traído por Chang'e-5 en la cara oculta de la Luna.

Este fenómeno atrajo rápidamente la atención del equipo de investigación científica. Después de más de un año de investigación sistemática, finalmente se aclaró el mecanismo detrás de esto.

A través de una serie de pruebas, como el experimento del embudo fijo y el experimento del rodillo, el equipo de investigación midió con precisión el ángulo de reposo del suelo lunar de Chang'e-6 (un indicador central para medir la fluidez de los materiales granulares).

Los resultados muestran que su ángulo de reposo es significativamente mayor que el de las muestras de suelo lunar traídas por Chang'e 5 y las misiones Apolo, y sus características de flujo son más cercanas al suelo viscoso de la Tierra, lo que confirma directamente la sensación intuitiva de que "el suelo lunar es más viscoso".

Durante el análisis de la composición, los investigadores descubrieron que el suelo lunar contiene sólo una cantidad muy pequeña de minerales magnéticos y ningún mineral arcilloso, descartando así la influencia de la adsorción magnética y la cementación en la viscosidad.

Investigaciones adicionales muestran que la alta viscosidad del suelo lunar está controlada por tres fuerzas entre partículas: fricción, fuerza de van der Waals y fuerza electrostática. La fuerza de fricción está relacionada positivamente con la rugosidad de la superficie de las partículas. La fuerza de Van der Waals y la fuerza electrostática aumentan significativamente a medida que disminuye el tamaño de las partículas. Y cuando el valor de la partícula D60 (el tamaño de partícula cuando el peso de las partículas más pequeñas que este tamaño de partícula representa el 60% del peso total) es inferior a 100 micrones, los efectos de las dos últimas fuerzas se resaltarán en gran medida, haciendo que las partículas minerales no viscosas presenten características pegajosas.

Para verificar esta conclusión, el equipo realizó una tomografía computarizada de alta resolución espacial de 1 micrón de muestras de suelo lunar de Chang'e-6 y analizó con precisión el tamaño y la forma de más de 290.000 partículas.

La comparación encontró que el valor D60 del suelo lunar Chang'e-6 es de sólo 48,4 micrones, que es el más pequeño entre los tres tipos de suelo lunar, y la forma de las partículas es más compleja y la esfericidad es significativamente menor.——Esta característica anormal de "delgado pero no redondo" está estrechamente relacionada con el hecho de que el suelo lunar es rico en minerales de feldespato que se rompen fácilmente (que representan el 32,6%) y la cara oculta de la luna ha experimentado una erosión espacial más fuerte.

Las partículas finas y la morfología de la superficie compleja y rugosa amplifican aún más el efecto sinérgico de las tres fuerzas intergranulares, lo que en última instancia hace que el suelo lunar exhiba una alta viscosidad.

Este estudio es el primero en explicar sistemáticamente el comportamiento de cohesión del suelo lunar desde la perspectiva de la mecánica de partículas. No sólo responde al enigma de las características del suelo lunar Chang'e-6, sino que también proporciona una base científica importante para el diseño de futuras misiones de exploración lunar, la construcción de bases lunares y el desarrollo y utilización de los recursos de la superficie lunar, y ayudará a mi país a seguir logrando avances en el campo de la investigación científica lunar.