科学家发布首个月背古磁场信息
光明网2024-12-20 09:42
中国科学院院士、中国科学院地质与地球物理研究所研究员朱日祥和该所副研究员蔡书慧联合中国科学院国家天文台的科学家，利用嫦娥六号采回的月背样品，分析了月球约28亿年前的磁场信息，发现月球磁场强度在该时期可能发生反弹，与先前认为的月球磁场在约31亿年前急剧下降且一直处于低能量状态不同。相关研究12月20日发表于《自然》。这不仅是人类得到的首个月背古磁场信息，还为人们认识月球磁场演化过程提供了关键锚点，进而为月球磁场发电机时空演化和驱动机制提供了重要参考。
地球液态外核导电流体的运动如同一台发电机，其产生的磁场像保护伞一样包裹着地球，屏蔽宇宙射线，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。与地球类似，月球也曾经有过这样的磁场发电机，了解其演化过程对于揭示月球的内部结构、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均显示，现今月球已经没有全球偶极磁场。科学家对阿波罗返回样品的古磁场强度研究显示，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，其强度在15亿至10亿年前再次下降，最终在距今10亿年后的某个时刻，月球发电机完全停止。
然而，由于样品的局限性，目前发表的月球古磁场强度数据主要集中在30亿年前，而月球磁场中晚期演化过程则缺乏数据参考，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。月球古磁场时空分布信息的缺乏，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。例如有学者认为，月球发电机难以长期存在，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采回人类首批月背样品。已报道的嫦娥六号玄武岩样品主期次喷发年龄为28亿年前，揭示出这些样品来自月球背面并处于关键的年龄空窗期，这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开展了磁学研究，发现其记录的古磁场强度约为5至21微特，中值约13微特。与此前研究认为的月球发电机强度在31亿年前急剧下降之后一直处于低能量状态不同，嫦娥六号玄武岩样品的古磁场强度结果揭示，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。
《自然》审稿人认为，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。（记者冯丽妃）
来源：中国科学报
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