【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】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《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(dǎo)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(dǎo)致關(guān)于月球磁場的持續(xù)時間、幾何形態(tài)和驅(qū)動機制等問題存在較大爭議。例如，有學(xué)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(wù)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(xué)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(xué)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(xué)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(xué)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(yán)謹(jǐn)?shù)墓诺卮欧治觯峁┝烁哔|(zhì)量、高水準(zhǔn)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