嫦娥六號月壤研究成果上新！解鎖人類首份月背古磁場信息

來源：光明網

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新成果刊登在國際學術期刊《自然》雜志。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，還為我們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。

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電機.（圖片由章敏、祁鍇賢、石平原等繪制）

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。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電機所產生的磁場，強度可達幾十微特（μT），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；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了完全不同的觀點，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1–2 億年。

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（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年齡為28億年（中國科學院地質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結果），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。

近期，中國科學院地質與地球物理研究所朱日祥院士和蔡書慧副研究員等聯合中國科學院國家天文臺的研究團隊對獲批的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，結果顯示樣品記錄的古磁場強度為~5–21μT（中值~13μT）。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，指示月球發電機在早期急劇下降后可能重新激活。其原因可能是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，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。

《自然》審稿人表示，這是一項具有高度原創性的研究，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：“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。”（光明網記者宋雅娟）