首次揭示月球背面古磁場信息，“嫦娥六號”樣品研究再獲進展

12月20日，中國科學院科研人員利用“嫦娥六號”月背樣品，分析發現月球磁場強度可能在28億年前發生了反彈，不同於先前認為的月球磁場在約31億年前急劇下降且一直處於低能量狀態。這不僅是人類得到的首個月背古磁場信息，還為認識月球磁場演化過程提供了關鍵錨點。相關成果刊登在國際學術期刊《自然》雜誌。

地球液態外核導電流體的運動如同一個“發電機”，其產生的磁場包裹着地球，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”。

瞭解月球“磁場發電機”的演化過程對於揭示月球的內部結構、熱歷史以及表面環境具有重要意義。

▲ “嫦娥六號”玄武岩樣品磁場記錄揭示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、石平原等繪製）

衞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。由於此前月球樣品的侷限性，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。並且，相關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於空白。月球古磁場時空分佈信息的缺乏導致關於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。

▲月球表面磁異常及月球探測任務着陸點分佈

*此前，*中國科學院的研究顯示，“嫦娥六號”樣品玄武岩主期次噴發年齡為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中國科學院廣州地球化學研究所徐義剛院士團隊結果）。這揭示出這些樣品來自月球背面並處於關鍵的年齡空窗期，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台的研究團隊對獲批的4顆毫米級玄武岩岩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後可能一直處於低能量狀態不同，“嫦娥六號”玄武岩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”在早期急劇下降後可能重新激活。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“磁場發電機”模型模擬結果，“嫦娥六號”玄武岩記錄的古磁場強度與基底岩漿洋模型產生的場強最為一致，但不排除其他方式為月球“磁場發電機”提供補充能量的可能。

《自然》審稿人指出，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岩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採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，並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。”

來源：中國科學院地質與地球物理研究所