土体参数是认识行星表面过程及演化的基础，但迄今没有统一的普适性特征参数。近日，成都山地所李泳研究员与清华大学等合作，基于地球五大洲18个国家的4000多个土样及历次月球探测（Apollo,Luna和嫦娥5号、6号）的376个样本，探索多样性土体的统一机制取得了新的进展。
课题组将不同物理化学环境下的成土过程概化为分形破碎、随机碰撞和聚合，实现了地球土壤、月壤、火星土壤的颗粒分布的随机过程模拟。研究确立了统一的颗粒土壤粒径分布（GSD）函数P(D) = g(μ)D-μexp(-D/Dc)，将土体颗粒特征约化为参数（μ,Dc），从而将土体可化为参数的随机颗粒场，为实现土壤参数从样本尺度向区域尺度的提升提供了理论工具。研究结果自然引出一种新的土壤研究的GSD范式，即用随时空逐点变化的GSD参数替代（或补充）传统土壤-景观范式的平均化区域性参数，将为局域地表（月表）过程和区域性演化的动力学提供新的数据基础。GSD的统一性还为月壤模拟样本实验和行星原位资源利用（ISRU）提供了新的思路。
本研究获中国博士后基金（2023M741997）、博新计划（GZC20231347）和自然科学基金（42322703、42271092）等项目支持。相关成果发表在自然指数期刊Earth and Planetary Science Letters上。
成土过程的随机概化模型
基于标度分布的地球和月球（样本区）颗粒场