揭秘！28亿年前增强的“月球发电机”？嫦娥六号再立大功

作者：李传福 史湘绮

2024年12月20日，中国科学院科研团队借助嫦娥六号采回的月球背面样品，深入分析了样品中蕴含的约28亿年前的磁场信息，意外发现月球磁场强度在该时期可能经历了反弹，这一发现颠覆了此前关于月球磁场在约31亿年前急剧下降后便持续低迷的认知。这不仅标志着人类首次获取月背古磁场信息，更为揭示“月球磁场发电机”的时空演化和驱动机制提供了关键线索。

图为月球表面磁异常及月球探测任务着陆点分布

地球拥有一个天然的“护盾”——磁场，这得益于地球液态外核中导电流体的运动，形成了一个强大的磁场发电机。这个磁场像一个巨大的保护伞，将地球紧紧包裹，有效抵御宇宙射线的侵袭，守护着地球的大气层和水资源等宜居要素，为生命的繁衍生息创造了适宜的环境。而月球，这个曾经与地球有着相似磁场发电机的天体，其磁场演化历程一直备受科学家关注。探究月球磁场发电机的奥秘，不仅能帮助我们深入了解月球的内部结构和热历史，还能为揭示月球表面环境的变迁提供重要依据。

根据卫星观测和月表实测数据，目前月球已无全球偶极磁场。然而，通过对阿波罗任务带回的月球样品进行古地磁研究，科学家们发现月球在42亿至35亿年前曾存在一个活跃的磁场发电机，其产生的磁场强度可达几十微特（μT），与现今地球磁场的强度相当。但好景不长，大约在31亿年前，月球磁场强度突然下降了一个数量级，此后便一直维持在几微特的低强度状态。在15亿至10亿年前，磁场强度再次经历下降，最终在距今10亿年后的某个时刻，月球磁场发电机彻底停止运转。

受限于样品来源，以往关于月球古磁场强度的研究主要集中在30亿年前，对月球磁场中晚期的演化过程了解甚少。而且，所有已有的数据均来自月球正面的样品，对于月球背面的古磁场情况几乎一无所知。这导致了关于月球磁场持续时间、几何形态和驱动机制等问题存在诸多争议。例如，有学者认为月球发电机难以长期存在，可能仅在月球形成初期的1亿至2亿年间发挥作用。

嫦娥六号任务的实施，打破了这一僵局。它首次实现了月球背面的采样，从南极-艾特肯盆地内的阿波罗撞击坑（41.64°S, 153.99°W）带回了珍贵的月背样品。这些样品的玄武岩主期次喷发年龄为28亿年，恰好处在月球磁场演化的关键年龄空窗期，为科学家们研究月球发电机的时空演化提供了绝佳契机。

图为嫦娥六号玄武岩岩屑图像。a-d，体式显微镜照片；e-h，玄武岩岩屑的CT切面图像

中国科学院地质与地球物理研究所朱日祥院士和蔡书慧副研究员等科研人员，联合中国科学院国家天文台的研究团队，对嫦娥六号带回的4颗毫米级玄武岩岩屑样品开展了细致的磁学研究。这些玄武岩岩屑记录了样品冷却过程中的磁场信息，是研究古磁场强度的理想材料。研究结果显示，这些样品中记录的古磁场强度约为5–21 μT（中值约为13 μT）。

这一结果与之前的研究大相径庭，它揭示了月球磁场在28亿年前可能发生了反弹，这意味着月球发电机在早期急剧下降后，或许曾重新激活。这种激活可能是由于发电机的主要能量来源发生了变化，或者是其初始驱动机制得到了再次增强。在对比不同发电机模型的模拟结果后，嫦娥六号玄武岩记录的古磁场强度与基底岩浆洋模型产生的场强最为吻合，但也不能完全排除进动发电机的贡献，同时其他机制（如内核结晶）也可能为月球发电机提供了额外的能量。

嫦娥六号任务的圆满成功和这一重大科研成果的发布，不仅为我们带来了珍贵的月球背面古磁场数据，还为月球磁场发电机的研究开启了新的篇章。未来，随着更多月球探测任务的推进和科学家们的不懈努力，我们有望进一步揭开月球磁场的神秘面纱，为人类对月球乃至整个太阳系的探索贡献更多的智慧和力量。