來源：光明網(wǎng)

12月20日，中國科學(xué)院專家利用嫦娥六號采回的月球背面樣品做出的又一項創(chuàng)新成果刊登在國際學(xué)術(shù)期刊《自然》雜志。研究團(tuán)隊通過分析樣品中記錄的約28億年前的磁場信息，發(fā)現(xiàn)月球磁場強(qiáng)度可能在該時期發(fā)生了反彈，與先前認(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。這不僅是人類得到的首個月背古磁場信息，還為我們認(rèn)識月球磁場演化過程提供了關(guān)鍵錨點，進(jìn)而為“月球磁場發(fā)電機(jī)”時空演化和驅(qū)動機(jī)制提供了關(guān)鍵約束。

圖1 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).（圖片由章敏、祁鍇賢、石平原等繪制）

地球液態(tài)外核導(dǎo)電流體的運動如同一個“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42–35億年存在一個相對活躍的發(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數(shù)量級，之后維持在幾微特的強(qiáng)度；磁場強(qiáng)度在15–10億年再次下降，并最終在距今10億年以后的某個時刻，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。月球古磁場時空分布信息的缺乏導(dǎo)致關(guān)于月球磁場的持續(xù)時間、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)時間的問題提出了完全不同的觀點，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1–2 億年。

嫦娥六號任務(wù)首次實現(xiàn)月背采樣，從南極-艾特肯盆地內(nèi)的阿波羅撞擊坑（41.64°S, 153.99°W）采回了人類首批月背樣品。已報道的嫦娥六號樣品玄武巖主期次噴發(fā)年齡為28億年（中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所李獻(xiàn)華院士團(tuán)隊和廣州地球化學(xué)研究所徐義剛院士團(tuán)隊結(jié)果），揭示出這些樣品來自月球背面并處于關(guān)鍵的年齡空窗期，為認(rèn)識月球發(fā)電機(jī)時空演化提供了前所未有的機(jī)遇。

近期，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)隊對獲批的4顆毫米級玄武巖（記錄樣品冷卻過程中的磁場信息，是研究古磁場強(qiáng)度的理想材料）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)度為~5–21μT（中值~13μT）。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》審稿人表示，這是一項具有高度原創(chuàng)性的研究，研究團(tuán)隊對人類首批月球背面玄武巖進(jìn)行了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓诺卮欧治觯峁┝烁哔|(zhì)量、高水準(zhǔn)的數(shù)據(jù)。其中一位審稿人表示：“這篇論文報告了月球古磁場在Apollo和Luna采樣未涉及的獨特時間和地點的測量結(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。作者們完成了一項具有歷史意義的研究，為我們對月球磁場的新認(rèn)識做出了重大貢獻(xiàn)。”（光明網(wǎng)記者宋雅娟）