中國科學家首次獲得月球背面古磁場信息揭示28億年前磁場反彈

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2024-12-20 10:55:43 光明網(wǎng)

中國科學院院士朱日祥和副研究員蔡書慧與中國科學院國家天文臺的科學家合作，利用嫦娥六號從月球背面采集的樣品，分析了約28億年前的月球磁場信息。研究發(fā)現(xiàn)，月球磁場強度在該時期可能有所反彈，與之前認為的31億年前急劇下降且一直處于低能量狀態(tài)的觀點不同。這項研究于12月20日在《自然》雜志上發(fā)表，為理解月球磁場演化過程提供了關鍵數(shù)據(jù)。

地球液態(tài)外核導電流體的運動產(chǎn)生磁場，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。類似地，月球也曾有過這樣的磁場發(fā)電機。了解其演化過程對于揭示月球內部結構、熱歷史以及表面環(huán)境具有重要意義。

衛(wèi)星觀測和月表實測結果表明，現(xiàn)今月球已無全球偶極磁場。對阿波羅返回樣品的研究顯示，月球在42億至35億年前存在一個相對活躍的磁場，強度可達幾十微特，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，之后維持在幾微特的強度，在15億至10億年前再次下降，最終在距今10億年后某個時刻，月球發(fā)電機完全停止。

由于現(xiàn)有樣品的局限性，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，缺乏中晚期演化過程的數(shù)據(jù)，并且已有數(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于空白。這導致關于月球磁場的持續(xù)時間、幾何形態(tài)和驅動機制等問題仍存在較大爭議。有學者認為，月球發(fā)電機或許只在月球形成之初的1億至2億年間存在。

嫦娥六號任務首次實現(xiàn)月背采樣，從南極-艾特肯盆地內的阿波羅撞擊坑帶回首批月背樣品。這些玄武巖樣品主期次噴發(fā)年齡為28億年前，填補了關鍵的年齡空窗期，為認識月球發(fā)電機時空演化提供了條件。研究者對4顆毫米級嫦娥六號玄武巖巖屑樣品進行了磁學研究，發(fā)現(xiàn)其記錄的古磁場強度約為5至21微特，中值約13微特。這一結果揭示月球磁場可能在28億年前發(fā)生反彈，顯示月球發(fā)電機在早期急劇下降后可能重新激活。其原因可能是發(fā)電機主要能量來源發(fā)生變化或初始驅動機制再次增強。

對比不同發(fā)電機模型模擬結果，嫦娥六號玄武巖樣品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，同時內核結晶等其他機制也有可能為月球發(fā)電機提供能量。這篇論文填補了月球古磁場記錄中長達10億年的空白，并首次提供了來自月球背面的古磁場測量結果，為認識月球磁場作出了重要貢獻。

(責任編輯：于浩淙 zx0176)

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