地球磁層是由地磁場(chǎng)阻擋太陽(yáng)風(fēng)形成的，它是地球生命的保護(hù)傘。與地球不同，月球沒(méi)有全球性的內(nèi)稟磁場(chǎng)，一般認(rèn)為來(lái)自太陽(yáng)的高速太陽(yáng)風(fēng)粒子可以直接轟擊月面，從而給人類月面活動(dòng)帶來(lái)影響。近期研究表明，月球雖然沒(méi)有全球性的偶極場(chǎng)，但是有廣泛分布的月殼剩磁，稱作磁異常。一些磁異常的強(qiáng)度可達(dá)上百nT，它們可以阻礙太陽(yáng)風(fēng)的運(yùn)動(dòng)，形成局部磁層結(jié)構(gòu)，稱為微磁層。月球微磁層是太陽(yáng)系中最小的磁層結(jié)構(gòu)，認(rèn)識(shí)微磁層，一方面有助于人們理解太陽(yáng)風(fēng)與小尺度磁場(chǎng)的相互作用；另一方面，微磁層作為天然保護(hù)屏障，是未來(lái)建立月球科研站及載人探月的理想場(chǎng)所。

　　然而，由于觀測(cè)數(shù)據(jù)有限，目前月球微磁層的形成機(jī)制以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)仍然不清楚。特別是以往所有觀測(cè)證據(jù)均來(lái)自距離月面幾十公里甚至更遠(yuǎn)的航天器的探測(cè)，微磁層在月面是什么樣的無(wú)從知曉。嫦娥四號(hào)是人類首個(gè)著陸在月球背面的探測(cè)器，其著陸點(diǎn)剛好位于月球最大磁異常區(qū)—雨海對(duì)趾區(qū)的東部邊緣，這為在月面就位探測(cè)微磁層提供了良好機(jī)會(huì)。如圖所示，當(dāng)太陽(yáng)風(fēng)從西吹來(lái)，如果形成了微磁層，位于磁異常區(qū)下游的嫦娥四號(hào)就有望觀測(cè)到微磁層的磁尾。

圖 嫦娥四號(hào)周圍磁場(chǎng)分布以及微磁層模擬和觀測(cè)結(jié)果

　　最近，來(lái)自中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心的謝良海副研究員、李磊研究員及張愛(ài)兵研究員等科研人員，利用嫦娥四號(hào)巡視器（玉兔二號(hào)）搭載的中性原子探測(cè)儀數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)嫦娥四號(hào)位于磁異常下游時(shí)，中性原子探測(cè)儀測(cè)量到的粒子通量整體低于其位于磁異常上游時(shí)的測(cè)量值。結(jié)合全球Hall MHD模擬，謝良海等人證實(shí)了月球微磁層是造成通量差異的原因。此外，謝良海等人還發(fā)現(xiàn)微磁層對(duì)太陽(yáng)風(fēng)的作用主要是偏轉(zhuǎn)和減速，而不能完全遮擋太陽(yáng)風(fēng)，其平均遮擋效率約為50%。特別地，該研究還發(fā)現(xiàn)離子慣性長(zhǎng)度對(duì)微磁層的形成起決定作用，即微磁層只有在離子慣性長(zhǎng)度足夠小（小于120公里）時(shí)才可能形成。

　　該研究不僅實(shí)現(xiàn)了月球微磁層的首次月面觀測(cè)，同時(shí)也揭示了微磁層的形成條件和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，為人們進(jìn)一步研究微磁層以及實(shí)施相關(guān)探測(cè)計(jì)劃提供了依據(jù)。該項(xiàng)研究成果發(fā)表在國(guó)際著名期刊Geophysical Research Letters上：論文鏈接：

　　Citation: Xie, L., Li, L.*, Zhang, A., Zhang, Y., Cao, J., Wieser, M., et al. (2021). Inside a lunar mini-magnetosphere: First energetic neutral atom measurements on the lunar surface. Geophysical Research Letters, 48, e2021GL093943. https://doi.org/10.1029/2021GL093943.

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