嫦娥六號月壤研究獲新成果 中國科學家首揭月球背面古磁場信息

 作為人類首次從月球背面采回的月壤，中國嫦娥六號任務月球樣品相關研究進展備受關注。

  首次揭示月球背面古磁場信息

  來自中國科學院的最新消息說，中國科學家團隊通過分析嫦娥六號月壤樣品中記錄的約28億年前的磁場信息，發現月球磁場強度可能在該時期發生了反彈，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不同。

  這不僅是人類得到的首個月背古磁場信息，還為科學家認識月球磁場演化過程提供了關鍵錨點，進而為月球磁場“發電機”時空演化和驅動機制提供了關鍵約束。

  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“發電機”示意圖。(章敏、祁鍇賢、石平原等繪制)

  中國科學家基于嫦娥六號樣品在國際上首次揭示月球背面古磁場信息的這一重大創新成果論文，由中國科學院地質與地球物理研究所朱日祥院士、蔡書慧副研究員等聯合中國科學院國家天文臺研究團隊共同完成，于北京時間12月20日凌晨在國際學術期刊《自然》上線發表。

  《自然》審稿人指出，這是一項具有高度原創性的研究，中國研究團隊對人類首批月球背面玄武巖進行了嚴謹的古地磁分析，提供了高質量、高水準的數據。其中一位審稿人表示，該研究論文填補了月球古磁場記錄中長達十億年的空白，并首次提供來自月球背面的古磁場測量結果。這是一項具有歷史意義的研究，為人們對月球磁場的新認識作出重大貢獻。

  月球磁場問題仍存在較大爭議

  論文第一作者兼通訊作者蔡書慧介紹說，地球液態外核導電流體的運動如同一個“發電機”，其產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境。月球也曾有過與地球類似的磁場“發電機”。因此，了解月球磁場“發電機”的演化過程對于揭示月球的內部結構、熱歷史以及表面環境具有重要意義。

  衛星觀測和月表實測結果都顯示，現今月球已經沒有全球偶極磁場。此前對美國阿波羅計劃返回樣品的古磁場強度研究指示，月球在距今42億至35億年存在一個相對活躍的發電機所產生的磁場，強度可達幾十微特，接近現今地球磁場水平；該磁場在約31億年前下降了一個數量級，之后維持在幾微特的強度；月球磁場強度在距今15億至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“發電機”完全停止工作。

  由于樣品的局限性，目前發表的月球古磁場強度數據主要集中在30億年前，而月球磁場中晚期演化過程則缺乏約束。并且，已有數據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于月球磁場的持續時間、幾何形態和驅動機制等問題仍存在較大爭議。例如，有學者對月球“發電機”持續時間的問題提出完全不同的觀點，認為月球“發電機”難以長期存在，或許只能維持在月球形成最初的1億至2億年。

  月球磁場或在28億年前發生反彈

  嫦娥六號任務首次實現月背采樣，從南極—艾特肯盆地內的阿波羅撞擊坑(月球南緯41.64度、西經153.99度)采回人類首批月背樣品，此前研究表明，嫦娥六號樣品玄武巖主期次噴發年齡為28億年，揭示出這些樣品來自月球背面并處于關鍵的年齡空窗期，為認識月球“發電機”時空演化提供了前所未有的機遇。

  蔡書慧表示，在本項研究中，研究團隊對獲批的嫦娥六號4顆毫米級玄武巖巖屑樣品開展了磁學研究，結果顯示樣品記錄的古磁場強度約為5—21微特(中值約為13微特)。這與此前研究認為的月球“發電機”強度在31億年前急劇下降之后可能一直處于低能量狀態不同，嫦娥六號玄武巖樣品的古磁場強度結果揭示，月球磁場可能在28億年前發生反彈，從而指示月球“發電機”在早期急劇下降后可能重新激活。

  月球磁場為何在28億年前發生反彈？研究團隊認為，其原因可能是月球“發電機”主要能量來源發生變化或初始驅動機制再次增強。對比不同發電機模型模擬結果顯示，嫦娥六號玄武巖記錄的古磁場強度與基底巖漿洋模型產生的場強最為一致，但也不能排除進動發電機的貢獻，同時，其他機制(如內核結晶)也可能為月球“發電機”提供補充能量。(記者 孫自法)