中国科学家首次获得月球背面古磁场信息揭示28亿年前磁场反弹

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2024-12-20 10:55:43 光明网

中国科学院院士朱日祥和副研究员蔡书慧与中国科学院国家天文台的科学家合作，利用嫦娥六号从月球背面采集的样品，分析了约28亿年前的月球磁场信息。研究发现，月球磁场强度在该时期可能有所反弹，与之前认为的31亿年前急剧下降且一直处于低能量状态的观点不同。这项研究于12月20日在《自然》杂志上发表，为理解月球磁场演化过程提供了关键数据。

地球液态外核导电流体的运动产生磁场，保护地球的大气和水等宜居要素，形成适合生命繁衍的环境。类似地，月球也曾有过这样的磁场发电机。了解其演化过程对于揭示月球内部结构、热历史以及表面环境具有重要意义。

卫星观测和月表实测结果表明，现今月球已无全球偶极磁场。对阿波罗返回样品的研究显示，月球在42亿至35亿年前存在一个相对活跃的磁场，强度可达几十微特，接近现今地球磁场水平。该磁场在约31亿年前下降了一个数量级，之后维持在几微特的强度，在15亿至10亿年前再次下降，最终在距今10亿年后某个时刻，月球发电机完全停止。

由于现有样品的局限性，目前发表的月球古磁场强度数据主要集中在30亿年前，缺乏中晚期演化过程的数据，并且已有数据均来自月球正面返回样品，人们对月背古磁场的认识基本处于空白。这导致关于月球磁场的持续时间、几何形态和驱动机制等问题仍存在较大争议。有学者认为，月球发电机或许只在月球形成之初的1亿至2亿年间存在。

嫦娥六号任务首次实现月背采样，从南极-艾特肯盆地内的阿波罗撞击坑带回首批月背样品。这些玄武岩样品主期次喷发年龄为28亿年前，填补了关键的年龄空窗期，为认识月球发电机时空演化提供了条件。研究者对4颗毫米级嫦娥六号玄武岩岩屑样品进行了磁学研究，发现其记录的古磁场强度约为5至21微特，中值约13微特。这一结果揭示月球磁场可能在28亿年前发生反弹，显示月球发电机在早期急剧下降后可能重新激活。其原因可能是发电机主要能量来源发生变化或初始驱动机制再次增强。

对比不同发电机模型模拟结果，嫦娥六号玄武岩样品记录的古磁场强度与基底岩浆洋模型产生的场强最为一致，但也不能排除进动发电机的贡献，同时内核结晶等其他机制也有可能为月球发电机提供能量。这篇论文填补了月球古磁场记录中长达10亿年的空白，并首次提供了来自月球背面的古磁场测量结果，为认识月球磁场作出了重要贡献。

(责任编辑：于浩淙 zx0176)

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