地球有磁場，但你知道，月球曾經(jīng)也有磁場嗎？此前研究認為，31億年前，月球磁場強度曾急劇下降，之后一直很弱。昨天（20日），國際學術期刊《自然》雜志發(fā)表了一項來自我國科學家對嫦娥六號取回樣品的研究結果，這個研究結果給出了不一樣的答案。

研究發(fā)現(xiàn)，月球磁場強度在28億年前發(fā)生了反彈，并不是一直很弱。這個信息不僅是人類首次得到的月背古磁場的信息，也改變了之前的說法。月球磁場到底隱藏著哪些秘密？

人類首份月背古磁場信息來了！月球“土特產(chǎn)”透露哪些秘密？

月球也曾有磁場發(fā)電機？

地球會產(chǎn)生磁場，它像一個保護傘一樣包裹著地球，屏蔽宇宙射線，才得以形成生命繁衍的環(huán)境。中國科學院地質與地球物理研究所副研究員蔡書慧表示，地球的磁場源自地核的一個“發(fā)電機”，月球也曾有過與地球類似的磁場發(fā)電機，但又與地球磁場有很多不同。

蔡書慧：地磁場是由地球液態(tài)外核導電流體的運動產(chǎn)生的，就像發(fā)電機一樣能夠產(chǎn)生能量，從而產(chǎn)生磁場。地磁場從地核穿過地幔、地殼一直到達地表，還延伸到太空。與地球類似，月球也曾經(jīng)有過這樣的磁場發(fā)電機。但不一樣的是月球的大小和它的圈層結構、月球的核和地球都很不一樣。所以它的磁場發(fā)電機能量來源和它的運行機制，還有產(chǎn)生磁場強弱、磁場的持續(xù)時間可能和地球都不一樣。

月球曾有過磁場環(huán)繞

盡管衛(wèi)星觀測和月表實測結果都顯示現(xiàn)今月球已經(jīng)沒有全球偶極磁場，但曾經(jīng)它也有過磁場環(huán)繞。

蔡書慧：阿波羅返回樣品的研究結果顯示，月球在42~35億年間，可能存在一個相對活躍的發(fā)電機，它產(chǎn)生的磁場強度，高的時候能達到幾十個微特，能接近現(xiàn)今地球磁場的水平。但也有一些報道認為在活躍期，月球的磁場是波動的。在活躍期之后，大概在31億年左右時，月球的磁場有顯著下降。之后15~10億年之間，它的強度又一次下降，最終在距今10億年以后的某個時刻，這個發(fā)電機可能完全停止了。

人類首批月背樣品

帶來了什么新發(fā)現(xiàn)？

此前研究勾勒出月球古磁場的大致活躍時間表，但爭議和謎團依然很多。比如，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至2億年。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。

嫦娥六號任務從月球南極-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。我國科學家已經(jīng)證實，嫦娥六號樣品玄武巖主期次噴發(fā)年齡為28億年。這些樣品為認識月球發(fā)電機時空演化提供了前所未有的機遇。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帶領的團隊對樣品中的4顆毫米級玄武巖進行研究，得到了新的發(fā)現(xiàn)。

蔡書慧：我們提取出這些樣品記錄的玄武巖噴發(fā)時的磁場強度，我們分離出古磁場強度大概是5~20微特的區(qū)間，它的中值大概是十幾個微特。以前的研究結果認為，月球發(fā)電機強度在31億年第一次下降之后，可能一直處于一種非常低能量的狀態(tài)。但我們的結果發(fā)現(xiàn)，在28億年時它的中值是十幾微特的強度，是相對比較活躍的月球發(fā)電機，跟之前的認識不太一樣。

月球磁場可能在28億年前發(fā)生反彈

為什么會出現(xiàn)這樣的波動？

嫦娥六號玄武巖樣品揭示月球磁場可能在28億年前發(fā)生反彈，這說明月球發(fā)電機在早期急劇下降后可能重新激活。為什么會出現(xiàn)這樣的波動？研究團隊做了進一步探索。

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”

蔡書慧：我們推測可能是發(fā)電機主要的能量來源發(fā)生了變化，或是它最開始是某一種機制驅動，到這個時候原始的驅動機制由于某種原因，能量衰弱了，所以導致磁場減弱，到了28億年可能由于某種原因又增強了。

我們對比了不同發(fā)電機模型的模擬結果，發(fā)現(xiàn)可能跟基底巖漿巖模型產(chǎn)生的場強最為一致，比較接近這種驅動機制。但我們也不能排除月球的進動發(fā)電機產(chǎn)生的貢獻，同時也有研究認為月球內(nèi)核的結晶也能夠為月球磁場提供一些輔助的能量。

蔡書慧認為，這個結果告訴我們月球磁場的驅動機制可能并沒有我們之前想得那么單一，這個結果也填補了月球古磁場記錄中長達十億年的空白。

蔡書慧：這個結果提供了第一個月球背面的古磁場信息，為月球演化10億年的空窗期提供了一個關鍵的錨點。有了這些信息，我們就可以更好地了解月球磁場發(fā)電機的時空演化和驅動機制，使我們對月球磁場的認識又更進了一步。