嫦娥四号能量中性原子观测揭示太阳风与月面相互作用新特征

与地球不同，月球暴露在太阳风中。太阳风注入到月面，与月壤相互作用，部分太阳风质子以能量中性原子（Energetic Neutral Atom, ENA）的形式被月表散射。另外，月球局部地区的磁异常能阻挡太阳风到达月面，并形成微磁层，成为月面天然的保护屏障。然而以往相关的观测数据都来自轨道器，月面的真实情况无从知晓。嫦娥四号任务搭载的中性原子探测仪首次在月面就位测量ENA，为研究月面和太阳风相互作用提供了新的视角。本文综述了嫦娥四号的ENA探测，重点介绍了一些不同于以往遥感观测的新现象，包括月面ENA反射率较高，ENA通量向低能段聚集，以及除了氢ENA还有其他重成分ENA等。分析上游太阳风观测数据发现，月面对太阳风的作用主要体现在105~523 eV能量段，且在磁异常下游时ENA通量整体偏低。利用全球Hall MHD数值模拟，证明了微磁层是造成ENA通量降低的原因。同时，还发现月球微磁层的形成与太阳风动压以及离子惯性长度有关，微磁层内的静电场使得太阳风减速和偏转，对应的电势差为50~260 V。