月球表面的散射与溅射：来自表面观测到的负离子的见解

背景。无大气天体直接暴露于太阳风离子，这些离子在与覆盖风化层的表面碰撞时可能被散射或注入，同时也会溅射表面原子。目的。我们构建了一个半解析模型，用于描述数百eV离子的散射和表面原子的溅射，两者均导致月球表面负离子的发射。我们的模型包含一个基于物理且受观测约束的散射过程的新描述。方法。我们使用嫦娥六号着陆器上的月球表面负离子（NILS）仪器的数据，通过贝叶斯推断更新了关于月球风化层离子散射和溅射的先前知识。结果。我们的模型与NILS数据吻合良好。入射的太阳风质子约有22%的概率以任何电荷态从月球表面散射，约有8%的概率溅射一个表面氢原子。对于速度为300 km/s的质子，散射与溅射氢通量之比为$\eta_{\text{sc}} / \eta_{\text{sp}} = 1.5$。我们发现氢原子带负电离开表面的概率很高（7-20%）。散射和溅射通量在近掠射角处的角发射分布受表面粗糙度控制。我们的模型还表明，氢与风化层相互作用存在显著的非弹性能量损失，表明有效路径长度比先前假设的要长。最后，我们估计表面结合能为5.5 eV，与观测结果一致。结论。我们的模型描述了来自任何均匀、多物种表面的任何电荷态粒子的散射和溅射。利用NILS数据，我们成功地将该模型应用于更新我们对太阳风与月球风化层相互作用以及负氢离子发射的理解。