橄榄石颗粒在空间等离子模拟环境中的带电特性

摘要

月球尘埃带电迁移问题一直是月球科学和月球探测关注的重要问题,它不但是理解月球辉光成因,认识月球尘埃环境的重要基础,也是解决尘埃粘附危害的关键前提.橄榄石作为月球表面物质的重要组成矿物,也是宇宙尘的重要组成部分,深入认识其在空间等离子环境中的带电特性,不但对解决月球科学与工程问题具有重要意义.实验研究在中国科学院地球化学研究所月球与行星科学研究中心的月球(行星)尘埃环境模拟系统中进行(图1)。对中值粒径为6.094 um的辉石粉末进行了电子能量为175eV的电子枪辐照实验，并利用激光相位多普勒测速系统对运动颗粒的大小和运动速度进行检测。通过上述分析，在空间等离子环境中微米尺度的橄榄石颗粒最大可以带电约为106 e，其所受粘附力作用大小约为几到几十飞牛顿。若以0.1m的德拜高度推测，带电尘埃的最大迁移高度小于30 m,大部分颗粒只能迁移至几米的高度。因此，在千米尺度的高空轨道可能无法探测到明显的尘埃静电迁移，但在月面几米高度范围会非常显著。