據(jù)中國科學院消息，我國科學人員利用嫦娥六號採回的月球背面樣品發(fā)現(xiàn)月球磁場強度可能在約28億年前發(fā)生了反彈，與先前科學界認為的月球磁場在約31億年前急劇下降且一直處於低能量狀態(tài)不同。這一研究成果是人類首次揭示月背古磁場信息，為認識月球磁場演化過程提供了關(guān)鍵錨點，進而為月球磁場「發(fā)電機」時空演化和驅(qū)動機制提供了關(guān)鍵約束。該成果於北京時間12月20日在國際學術(shù)期刊《自然》在線發(fā)表。
地球液態(tài)外核導電流體的運動如同一個「發(fā)電機」，其產(chǎn)生的磁場像保護傘一樣包裹著地球，屏蔽宇宙射線，保護地球的大氣和水等宜居要素，形成適合生命繁衍的環(huán)境。月球也曾有過與地球類似的磁場「發(fā)電機」。因此，了解月球磁場「發(fā)電機」的演化過程對於揭示月球的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、熱歷史以及表面環(huán)境具有重要意義。
嫦娥六號玄武巖樣品磁場記錄揭示28億年前存在相對活躍的月球磁場「發(fā)電機」
衛(wèi)星觀測和月表實測結(jié)果都顯示，現(xiàn)今月球已經(jīng)沒有全球偶極磁場。對阿波羅返回樣品的古磁場強度研究指示月球在42億年前到35億年前存在一個相對活躍的「發(fā)電機」所產(chǎn)生的磁場，強度可達幾十微特（μT），接近現(xiàn)今地球磁場水平；該磁場在約31億年前下降了一個數(shù)量級，之後維持在幾微特的強度；磁場強度在15億年前到10億年前再次下降，並最終在距今10億年以後的某個時刻，月球「發(fā)電機」完全停止工作。由於樣品的局限性，目前發(fā)表的月球古磁場強度數(shù)據(jù)主要集中在30億年前，而月球磁場中晚期演化過程則缺乏約束。並且，已有數(shù)據(jù)均來自月球正面返回樣品，人們對月背古磁場的認識基本處於空白。月球古磁場時空分布信息的缺乏導致關(guān)於月球磁場的持續(xù)時間、幾何形態(tài)和驅(qū)動機制等問題仍存在較大爭議。例如，有學者對月球「發(fā)電機」持續(xù)時間的問題提出了完全不同的觀點，認為月球「發(fā)電機」難以長期存在，或許只能維持在月球形成最初的1億年到2億年。
中國科學院地質(zhì)與地球物理研究所朱日祥院士和蔡書慧副研究員等聯(lián)合中國科學院國家天文臺的研究團隊對獲批的4顆毫米級玄武巖巖屑樣品開展了磁學研究，結(jié)果顯示樣品記錄的古磁場強度約為5微特到21微特（中值約13微特）。與此前研究認為的月球「發(fā)電機」強度在31億年前急劇下降之後可能一直處於低能量狀態(tài)不同，嫦娥六號玄武巖樣品的古磁場強度結(jié)果揭示月球磁場可能在28億年前發(fā)生反彈，指示月球「發(fā)電機」在早期急劇下降後可能重新激活。其原因可能是「發(fā)電機」主要能量來源發(fā)生變化或初始驅(qū)動機制再次增強。對比不同「發(fā)電機」模型模擬結(jié)果，嫦娥六號玄武巖記錄的古磁場強度與基底巖漿洋模型產(chǎn)生的場強最為一致，但也不能排除進動「發(fā)電機」的貢獻，同時其他機制（如內(nèi)核結(jié)晶）也可能為月球「發(fā)電機」提供補充能量。
《自然》審稿人指出，這是一項具有高度原創(chuàng)性的研究，研究團隊對人類首批月球背面玄武巖進行了嚴謹?shù)毓诺卮欧治觯峁┝烁哔|(zhì)量、高水準的數(shù)據(jù)。另一位審稿人表示，這篇論文報告了月球古磁場在Apollo和Luna採樣未涉及的獨特時間和地點的測量結(jié)果，填補了月球古磁場記錄中長達十億年的空白，並首次提供了來自月球背面的古磁場測量結(jié)果。作者們完成了一項具有歷史意義的研究，為我們對月球磁場的新認識作出了重大貢獻。
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