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記者從中國科學(xué)院獲悉，我國科學(xué)人員利用嫦娥六號采回的月球背面樣品發(fā)現(xiàn)月球磁場強(qiáng)度可能在約28億年前發(fā)生了反彈，與先前科學(xué)界認(rèn)為的月球磁場在約31億年前急劇下降且一直處于低能量狀態(tài)不同。這一研究成果是人類首次揭示月背古磁場信息，為我們認(rèn)識月球磁場演化過程提供了關(guān)鍵錨點(diǎn)，進(jìn)而為月球磁場“發(fā)電機(jī)”時(shí)空演化和驅(qū)動機(jī)制提供了關(guān)鍵約束。該成果北京時(shí)間12月20日在國際學(xué)術(shù)期刊《自然》在線發(fā)表。

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(jī)”

地球液態(tài)外核導(dǎo)電流體的運(yùn)動如同一個(gè)“發(fā)電機(jī)”，其產(chǎn)生的磁場像保護(hù)傘一樣包裹著地球，屏蔽宇宙射線，保護(hù)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(jī)”。因此，了解月球磁場“發(fā)電機(jī)”的演化過程對于揭示月球的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、熱歷史以及表面環(huán)境具有重要意義。

衛(wèi)星觀測和月表實(shí)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(qiáng)度研究指示月球在42億年前到35億年前存在一個(gè)相對活躍的“發(fā)電機(jī)”所產(chǎn)生的磁場，強(qiáng)度可達(dá)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(gè)數(shù)量級，之后維持在幾微特的強(qiáng)度；磁場強(qiáng)度在15億年前到10億年前再次下降，并最終在距今10億年以后的某個(gè)時(shí)刻，月球“發(fā)電機(jī)”完全停止工作。由于樣品的局限性，目前發(fā)表的月球古磁場強(qiáng)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。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(rèn)識基本處于空白。月球古磁場時(shí)空分布信息的缺乏導(dǎo)致關(guān)于月球磁場的持續(xù)時(shí)間、幾何形態(tài)和驅(qū)動機(jī)制等問題仍存在較大爭議。例如，有學(xué)者對月球“發(fā)電機(jī)”持續(xù)時(shí)間的問題提出了完全不同的觀點(diǎn)，認(rèn)為月球“發(fā)電機(jī)”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(xué)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(xué)院國家天文臺的研究團(tuán)隊(duì)對獲批的4顆毫米級玄武巖巖屑樣品開展了磁學(xué)研究，結(jié)果顯示樣品記錄的古磁場強(qiáng)度約為5微特到21微特（中值約13微特）。與此前研究認(rèn)為的月球“發(fā)電機(jī)”強(qiáng)度在31億年前急劇下降之后可能一直處于低能量狀態(tài)不同，嫦娥六號玄武巖樣品的古磁場強(qiáng)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(jī)”在早期急劇下降后可能重新激活。其原因可能是“發(fā)電機(jī)”主要能量來源發(fā)生變化或初始驅(qū)動機(jī)制再次增強(qiáng)。對比不同“發(fā)電機(jī)”模型模擬結(jié)果，嫦娥六號玄武巖記錄的古磁場強(qiáng)度與基底巖漿洋模型產(chǎn)生的場強(qiáng)最為一致，但也不能排除進(jìn)動“發(fā)電機(jī)”的貢獻(xiàn)，同時(shí)其他機(jī)制（如內(nèi)核結(jié)晶）也可能為月球“發(fā)電機(jī)”提供補(bǔ)充能量。

《自然》審稿人指出，這是一項(xiàng)具有高度原創(chuàng)性的研究，研究團(tuán)隊(duì)對人類首批月球背面玄武巖進(jìn)行了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)毓诺卮欧治?，提供了高質(zhì)量、高水準(zhǔn)的數(shù)據(jù)。另一位審稿人表示，這篇論文報(bào)告了月球古磁場在Apollo和Luna采樣未涉及的獨(dú)特時(shí)間和地點(diǎn)的測量結(jié)果，填補(bǔ)了月球古磁場記錄中長達(dá)十億年的空白，并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(xiàng)具有歷史意義的研究，為我們對月球磁場的新認(rèn)識作出了重大貢獻(xiàn)。