Geosci. Front. | 嫦娥五号不同类型月壤颗粒多尺度形貌特征及其对月壤流动性的启示

本文系统研究了嫦娥五号九种不同类型月壤颗粒的多尺度形貌特征及其对月壤流动性的影响。背景：月壤流动性对理解月表形貌演化和指导未来月面作业至关重要。研究目的：定量表征不同类型月壤颗粒的整体形状、局部棱角与表面纹理，揭示颗粒粒径、模态丰度及颗粒间黏附力影响月壤流动性的内在机制。方法上，综合运用拉曼光谱、高分辨率X射线计算机断层扫描（XCT）及三维白光干涉技术进行形貌测量，并采用笛卡尔坐标系球谐函数方法统一重构颗粒外轮廓，进而引入离散元模拟分析。结论：玻璃珠整体规整度最高（0.89），胶结物内部孔裂隙发育（平均孔隙度0.3），不同类型颗粒表面粗糙度差异大。颗粒粒径通过改变配位数影响流动性；模态丰度通过整体形状和局部棱角影响配位数，通过表面粗糙度影响摩擦系数；颗粒间黏附力同时增强黏聚性并改变接触网络，三者协同降低流动性。月球重力下，保持平均粒径67 μm颗粒柱稳定的临界黏附力为2~6 nN，与前人研究一致。本研究为深入认识月表不同区域月壤黏附性提供了新视角。