嫦娥六號(hào)月壤研究獲新成果 中國(guó)科學(xué)家首揭月球背面古磁場(chǎng)信息

中新網(wǎng)北京12月20日電 (記者 孫自法)作為人類(lèi)首次從月球背面采回的月壤，中國(guó)嫦娥六號(hào)任務(wù)月球樣品相關(guān)研究進(jìn)展備受關(guān)注。

首次揭示月球背面古磁場(chǎng)信息

來(lái)自中國(guó)科學(xué)院的最新消息說(shuō)，中國(guó)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)通過(guò)分析嫦娥六號(hào)月壤樣品中記錄的約28億年前的磁場(chǎng)信息，發(fā)現(xiàn)月球磁場(chǎng)強(qiáng)度可能在該時(shí)期發(fā)生了反彈，與先前認(rèn)為的月球磁場(chǎng)在約31億年前急劇下降且一直處于低能量狀態(tài)不同。

這不僅是人類(lèi)得到的首個(gè)月背古磁場(chǎng)信息，還為科學(xué)家認(rèn)識(shí)月球磁場(chǎng)演化過(guò)程提供了關(guān)鍵錨點(diǎn)，進(jìn)而為月球磁場(chǎng)“發(fā)電機(jī)”時(shí)空演化和驅(qū)動(dòng)機(jī)制提供了關(guān)鍵約束。

嫦娥六號(hào)玄武巖樣品磁場(chǎng)記錄揭示28億年前存在相對(duì)活躍的月球磁場(chǎng)“發(fā)電機(jī)”示意圖。(章敏、祁鍇賢、石平原等繪制)

中國(guó)科學(xué)家基于嫦娥六號(hào)樣品在國(guó)際上首次揭示月球背面古磁場(chǎng)信息的這一重大創(chuàng)新成果論文，由中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所朱日祥院士、蔡書(shū)慧副研究員等聯(lián)合中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)研究團(tuán)隊(duì)共同完成，于北京時(shí)間12月20日凌晨在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然》上線發(fā)表。

《自然》審稿人指出，這是一項(xiàng)具有高度原創(chuàng)性的研究，中國(guó)研究團(tuán)隊(duì)對(duì)人類(lèi)首批月球背面玄武巖進(jìn)行了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓诺卮欧治?，提供了高質(zhì)量、高水準(zhǔn)的數(shù)據(jù)。其中一位審稿人表示，該研究論文填補(bǔ)了月球古磁場(chǎng)記錄中長(zhǎng)達(dá)十億年的空白，并首次提供來(lái)自月球背面的古磁場(chǎng)測(cè)量結(jié)果。這是一項(xiàng)具有歷史意義的研究，為人們對(duì)月球磁場(chǎng)的新認(rèn)識(shí)作出重大貢獻(xiàn)。

月球磁場(chǎng)問(wèn)題仍存在較大爭(zhēng)議

論文第一作者兼通訊作者蔡書(shū)慧介紹說(shuō)，地球液態(tài)外核導(dǎo)電流體的運(yùn)動(dòng)如同一個(gè)“發(fā)電機(jī)”，其產(chǎn)生的磁場(chǎng)像保護(hù)傘一樣包裹著地球，屏蔽宇宙射線，保護(hù)地球的大氣和水等宜居要素，形成適合生命繁衍的環(huán)境。月球也曾有過(guò)與地球類(lèi)似的磁場(chǎng)“發(fā)電機(jī)”。因此，了解月球磁場(chǎng)“發(fā)電機(jī)”的演化過(guò)程對(duì)于揭示月球的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、熱歷史以及表面環(huán)境具有重要意義。

衛(wèi)星觀測(cè)和月表實(shí)測(cè)結(jié)果都顯示，現(xiàn)今月球已經(jīng)沒(méi)有全球偶極磁場(chǎng)。此前對(duì)美國(guó)阿波羅計(jì)劃返回樣品的古磁場(chǎng)強(qiáng)度研究指示，月球在距今42億至35億年存在一個(gè)相對(duì)活躍的發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生的磁場(chǎng)，強(qiáng)度可達(dá)幾十微特，接近現(xiàn)今地球磁場(chǎng)水平；該磁場(chǎng)在約31億年前下降了一個(gè)數(shù)量級(jí)，之后維持在幾微特的強(qiáng)度；月球磁場(chǎng)強(qiáng)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(gè)時(shí)刻，月球“發(fā)電機(jī)”完全停止工作。

由于樣品的局限性，目前發(fā)表的月球古磁場(chǎng)強(qiáng)度數(shù)據(jù)主要集中在30億年前，而月球磁場(chǎng)中晚期演化過(guò)程則缺乏約束。并且，已有數(shù)據(jù)均來(lái)自月球正面返回樣品，人們對(duì)月背古磁場(chǎng)的認(rèn)識(shí)基本處于空白。月球古磁場(chǎng)時(shí)空分布信息的缺乏導(dǎo)致關(guān)于月球磁場(chǎng)的持續(xù)時(shí)間、幾何形態(tài)和驅(qū)動(dòng)機(jī)制等問(wèn)題仍存在較大爭(zhēng)議。例如，有學(xué)者對(duì)月球“發(fā)電機(jī)”持續(xù)時(shí)間的問(wèn)題提出完全不同的觀點(diǎn)，認(rèn)為月球“發(fā)電機(jī)”難以長(zhǎng)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(chǎng)或在28億年前發(fā)生反彈

嫦娥六號(hào)任務(wù)首次實(shí)現(xiàn)月背采樣，從南極—艾特肯盆地內(nèi)的阿波羅撞擊坑(月球南緯41.64度、西經(jīng)153.99度)采回人類(lèi)首批月背樣品，此前研究表明，嫦娥六號(hào)樣品玄武巖主期次噴發(fā)年齡為28億年，揭示出這些樣品來(lái)自月球背面并處于關(guān)鍵的年齡空窗期，為認(rèn)識(shí)月球“發(fā)電機(jī)”時(shí)空演化提供了前所未有的機(jī)遇。

資料圖：嫦娥六號(hào)任務(wù)月球樣品接收儀式在中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)舉行。中新網(wǎng)記者 孫自法 攝

蔡書(shū)慧表示，在本項(xiàng)研究中，研究團(tuán)隊(duì)對(duì)獲批的嫦娥六號(hào)4顆毫米級(jí)玄武巖巖屑樣品開(kāi)展了磁學(xué)研究，結(jié)果顯示樣品記錄的古磁場(chǎng)強(qiáng)度約為5—21微特(中值約為13微特)。這與此前研究認(rèn)為的月球“發(fā)電機(jī)”強(qiáng)度在31億年前急劇下降之后可能一直處于低能量狀態(tài)不同，嫦娥六號(hào)玄武巖樣品的古磁場(chǎng)強(qiáng)度結(jié)果揭示，月球磁場(chǎng)可能在28億年前發(fā)生反彈，從而指示月球“發(fā)電機(jī)”在早期急劇下降后可能重新激活。

月球磁場(chǎng)為何在28億年前發(fā)生反彈？研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，其原因可能是月球“發(fā)電機(jī)”主要能量來(lái)源發(fā)生變化或初始驅(qū)動(dòng)機(jī)制再次增強(qiáng)。對(duì)比不同發(fā)電機(jī)模型模擬結(jié)果顯示，嫦娥六號(hào)玄武巖記錄的古磁場(chǎng)強(qiáng)度與基底巖漿洋模型產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)最為一致，但也不能排除進(jìn)動(dòng)發(fā)電機(jī)的貢獻(xiàn)，同時(shí)，其他機(jī)制(如內(nèi)核結(jié)晶)也可能為月球“發(fā)電機(jī)”提供補(bǔ)充能量。(完)