近日,国际权威学术期刊《自然》发表了一项由中国科学院研究团队取得的突破性科学成果。科研团队通过对嫦娥六号从月球背面带回的样品进行深入研究,首次获得了月背古磁场的信息,这一发现填补了月球磁场研究领域的多项空白。
研究团队利用嫦娥六号在南极-艾特肯盆地内的阿波罗撞击坑采集的月背样品,这些样品中的玄武岩记录了约28亿年前的磁场信息。经过详细分析,科研人员惊讶地发现,月球的磁场强度在这一时期可能出现了显著的反弹。这与之前普遍认为的月球磁场在约31亿年前急剧下降并长期处于低能量状态的观点截然不同。
这一发现不仅为我们揭示了月球磁场演化的新面貌,还为理解“月球磁场发电机”的时空演化和驱动机制提供了重要线索。地球拥有液态外核产生的磁场,这个磁场如同保护伞一样守护着地球,使其免受宇宙射线的侵害,并维持着适宜生命存在的环境。月球也曾拥有类似的磁场发电机,因此,探究月球磁场发电机的演化过程对于深入了解月球的内部结构、热历史以及表面环境具有深远意义。
在此之前,对阿波罗返回样品的古磁场强度研究显示,月球在42亿至35亿年前存在一个相对活跃的磁场,其强度接近现今地球磁场水平。然而,在约31亿年前,月球磁场强度急剧下降,之后维持在较低水平。尽管在15亿至10亿年间磁场再次下降,但月球发电机最终在距今10亿年后的某个时刻完全停止工作。然而,由于样品的局限性,这些研究主要集中在30亿年前的数据,对于月球磁场中晚期的演化过程则缺乏足够的约束。
更重要的是,此前的研究数据均来自月球正面的样品,而月背的古磁场信息几乎一无所知。这种信息的不对称性导致关于月球磁场持续时间、几何形态和驱动机制等问题存在很大争议。例如,有观点认为月球发电机难以长期存在,可能仅能在月球形成后的最初1至2亿年内维持。
嫦娥六号任务的成功实施,首次实现了月背采样,填补了这一空白。从南极-艾特肯盆地采集的样品揭示了这些玄武岩的主期次喷发年龄为28亿年,正处于月球磁场演化研究的关键空窗期。中国科学院地质与地球物理研究所的研究团队对4颗毫米级玄武岩岩屑样品进行了磁学研究,结果显示这些样品记录的古磁场强度为5至21微特(中值为13微特)。这一发现表明,月球磁场在28亿年前可能发生了反弹,暗示月球发电机在早期急剧下降后可能重新被激活。
《自然》杂志的审稿人对这一研究给予了高度评价,认为它是一项具有高度原创性的工作。研究团队对人类首批月球背面玄武岩进行了严谨的古地磁分析,提供了高质量、高水准的数据。其中一位审稿人指出:“这篇论文报告了月球古磁场在阿波罗和Luna采样未涉及的独特时间和地点的测量结果,填补了月球古磁场记录中长达十亿年的空白,并首次提供了来自月球背面的古磁场测量结果。这是一项具有历史意义的研究,为我们对月球磁场的新认识做出了重大贡献。”