嫦娥四號探測器在月球探索中取得了一項突破性發現——月球“早晨”時段的輻射水平顯著低于其他時段。這項發表于《科學進展》的研究表明,在月球日出后的數小時內,其周邊空間的高能粒子密度可下降約20%,為未來人類登月活動提供了關鍵安全參考。
傳統認知中,地月空間的高能粒子輻射被認為均勻分布。這些來自銀河系深處的“銀河宇宙射線”以高速質子為主,能量足以穿透航天器防護層,直接威脅宇航員健康。地球磁場雖能屏蔽大部分輻射,但月球缺乏全球性磁場,其表面長期被視為高風險區域。
研究團隊通過分析嫦娥四號三年多的觀測數據,首次捕捉到月球軌道上的輻射異常現象。數據顯示,在月球“早晨”時段,高能質子密度呈現周期性下降,且該現象在多個月球日周期中穩定復現。月球自轉周期約29.5個地球日,其“早晨”特指日出后數小時的時間窗口。
這一現象的成因與地球磁場的特殊結構密切相關。太陽風持續壓縮地球磁場的向陽面,同時將其背陽面拉長形成磁尾。當月球運行至特定軌道位置時,地球磁場會像不規則屏障般偏轉部分高能粒子,在月球軌道上投射出輻射稀疏區。研究負責人比喻稱:“這如同宇宙射線形成的‘粒子風’,被地球磁場塑造出局部的‘避風港’。”
值得注意的是,輻射降低區域不僅存在于磁尾區域,還延伸至月球向陽側軌道。科學家通過將探測數據按“月球當地時間”分類,精確鎖定了輻射下降的時間段。這種周期性變化與月球軌道運動高度吻合,驗證了地球磁場對月球輻射環境的調制作用。
對于載人登月任務而言,該發現具有直接應用價值。當前航天規劃中,輻射劑量控制是核心挑戰之一——宇航員在月表每多停留一小時,癌癥等健康風險便顯著增加。若選擇月球“早晨”開展艙外活動,可在不增加防護設備重量的情況下,將輻射暴露量降低約20%,這相當于延長了安全作業時間。
研究團隊強調,這一發現重新定義了地月空間的輻射分布模型。未來登月任務可據此優化活動窗口選擇,例如將關鍵科學實驗或樣本采集安排在月球“早晨”進行。隨著更多探測數據的積累,科學家有望繪制出更精確的“月球輻射地圖”,為深空探索提供安全指南。







