人类历史上首回，嫦娥六号又搞出了大动作。3月17日，“国家安全科学中心”微信公众号放了个大招，说嫦娥六号着陆器上那台瑞典空间物理研究所和中国科学院国家空间科学中心联合研发的负离子分析仪（NILS），这是国际上首台专门探测地外空间的仪器。它一上阵，就在两天内抓到了六段有效的H⁻能谱数据，把人类首次直接探测到月球表面负离子这件事给办了，彻底解开了大家之前一直被这个问题困扰的谜题。 宇宙里头超过99%的肉眼看得见的东西都是等离子体，通常都是正离子和电子凑在一块儿。不过负离子其实也到处都有，而且作用不小。比如在太阳外层大气里，负离子让可见光波段不透明；早期宇宙中H⁻离子能帮着生出分子氢，推动第一代星星形成；连彗星、火星电离层里都有它的踪迹。按理说到了月球这种没空气的地儿也该有负离子才对，可以前没看见过直接的证据。 月球光秃秃的没啥大气挡风，太阳风直直地打在月面上。以前有研究说太阳风质子打到月壤里大部分都被埋了风化层里了，大概有10%到20%的会变成能量中性原子（ENA）跑了出来，还有0.1%到1%的以正离子形式弹回去。理论上讲呢，有些质子在弹射过程中还会再抓个电子变成负离子（H⁻）。但因为光致解吸作用太厉害，H⁻在太阳光底下很容易丢电子就消散了，跑到1AU也就是地球到太阳的距离那么远的地方寿命只有可怜的0.07秒。这一来二去的它根本到不了环月轨道器那边去，以前那些轨道探测都白忙活了。 但这次月面直接探测就不一样了。NILS在两天里不光给了六段数据，还跟仲天华、谢良海研究员、张爱兵研究员还有王赤院士这些人合作，把这些数据跟ARTEMIS卫星同时看到的上游太阳风参数放在一起好好算了算。结果发现H⁻的积分通量跟太阳风的法向通量有很强的正相关性（相关系数0.87），平均能量也跟太阳风能量成正比（相关系数0.88）。太阳风最大的时候H⁻的流量是最小时的三倍多。这些数据直接证明了H⁻就是太阳风和月表碰撞出来的产物。 而且H⁻的平均能量大都在250到300电子伏左右，这说明它们主要就是被太阳风吹散产生的。把能谱跟ENA对比一下还能看出个事儿：H⁻在低能段的量更少一点。这跟固体表面负离子出射的速度依赖理论说的一样——速度慢的负离子出去的时候电子容易钻回去变回中性原子被丢掉一个电子。 为了弄清楚H⁻对环境有啥影响，大家伙儿又用了蒙特卡洛方法模拟了一下空间分布情况。在有太阳照着的那面（向阳面），因为光致解吸太强了，H⁻只能待在紧贴地面的那层薄薄的东西里动弹不得。往上没多高密度就暴跌了好多倍，到了50公里以上的地方就剩不到10万分之一每立方米了。 可在背阳面情况就不一样了。这地方没太阳照着就没光致解吸那档子事了。H⁻被电磁场捞起来以后能拉出一条长尾巴来，能延伸好几个月球半径那么远呢。这种新发现的带电粒子能帮忙填满月球后面那个等离子体的空洞。 特别是在极端太阳风很密集的时候，H⁻的密度能比平时高出十倍以上！这会对月球空间环境产生很大影响，比如弄出点等离子体波动之类的动静。 这项研究利用了NILS第一次测到的月表负离子数据找到了H⁻通量和能量跟太阳风参数之间的强联系，直接证明了它是怎么来的。结合模拟揭示出向阳面有层负离子、背阳面有个长长的尾巴这两个特征后大大加深了咱们对月球等离子体环境的了解。 这不仅让咱们对太空风化和外逸层有了新认识也给研究别的没空气的天体提供了重要参考呢。