【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】12月20日，中國科學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《自然》(Nature)上。研究團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)月球磁場強度可能在該時期發(fā)生了反彈，與先前認為的月球磁場在約31億年前急劇下降且一直處于低能量狀態(tài)不同。這是人類得到的首個月背古磁場信息，為我們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。
 

　　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)電機的演化過程對于揭示月球的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、熱歷史及表面環(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42~35億年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，之后維持在幾微特的強度；磁場強度在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識基本處于空白。月球古磁場時空分布信息的缺乏導致關(guān)于月球磁場的持續(xù)時間、幾何形態(tài)和驅(qū)動機制等問題存在較大爭議。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1~2億年。
 

　　嫦娥六號任務首次實現(xiàn)月背采樣，在南極-艾特肯盆地內(nèi)的阿波羅撞擊坑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(中國科學院地質(zhì)與地球物理研究所李獻華院士團隊和廣州地球化學研究所徐義剛院士團隊成果)，揭示這些樣品來自月球背面并處于關(guān)鍵的年齡空窗期，為認識月球發(fā)電機時空演化提供了前所未有的機遇。
 

　　近期，中國科學院院士、地質(zhì)與地球物理研究所研究員朱日祥和副研究員蔡書慧等，聯(lián)合國家天文臺研究團隊，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，是研究古磁場強度的理想材料)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為~5-21 μT(中值~13 μT)。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(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)晶可能為月球發(fā)電機提供補充能量。
 

　　《自然》審稿人提出，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)墓诺卮欧治觯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采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，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識做出了重大貢獻。
 

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