12月20日，國際學(xué)術(shù)期刊《自然》發(fā)表了中國科學(xué)院研究團(tuán)隊(duì)的一項(xiàng)重大研究成果，科研團(tuán)隊(duì)利用嫦娥六號(hào)采回的月球背面樣品獲得人類首個(gè)月背古磁場(chǎng)信息。通過分析樣品中記錄的約28億年前的磁場(chǎng)信息，科研人員發(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。該成果為我們認(rèn)識(shí)月球磁場(chǎng)演化過程提供了關(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).（圖片由章敏、祁鍇賢、石平原等繪制）

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。月球也曾有過與地球類似的磁場(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。

此前，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)沒有全球偶極磁場(chǎng)。對(duì)阿波羅返回樣品的古磁場(chǎng)強(qiáng)度研究顯示，月球在42–35億年存在一個(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（μT），接近現(xiàn)今地球磁場(chǎng)水平；該磁場(chǎng)強(qiáng)度在約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；在15–10億年又再次下降，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)中晚期演化過程則缺乏約束。并且，已有數(shù)據(jù)均來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)間的問題提出了完全不同的觀點(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1–2 億年。

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（41.64°S, 153.99°W）采回了人類首批月背樣品。已報(bào)道的嫦娥六號(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。

此次，中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所朱日祥院士和蔡書慧副研究員等聯(lián)合中國科學(xué)院國家天文臺(tái)的研究團(tuán)隊(duì)對(duì)獲批的4顆毫米級(jí)玄武巖（記錄樣品冷卻過程中的磁場(chǎng)信息，是研究古磁場(chǎng)強(qiáng)度的理想材料）巖屑樣品開展了磁學(xué)研究，結(jié)果顯示樣品記錄的古磁場(chǎng)強(qiáng)度為~5–21 微特（中值~13 微特）。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，指示月球發(fā)電機(jī)在早期急劇下降后可能重新激活。

“其原因可能是發(fā)電機(jī)主要能量來源發(fā)生變化或初始驅(qū)動(dòng)機(jī)制再次增強(qiáng)?！敝烊障檎f，“對(duì)比不同發(fā)電機(jī)模型模擬結(jié)果，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。”

《自然》審稿人指出，這是一項(xiàng)具有高度原創(chuàng)性的研究，研究團(tuán)隊(duì)對(duì)人類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：“這篇論文報(bào)告了月球古磁場(chǎng)在Apollo和Luna采樣未涉及的獨(dú)特時(shí)間和地點(diǎn)的測(cè)量結(jié)果，填補(bǔ)了月球古磁場(chǎng)記錄中長(zhǎng)達(dá)十億年的空白，并首次提供了來自月球背面的古磁場(chǎng)測(cè)量結(jié)果。作者們完成了一項(xiàng)具有歷史意義的研究，為我們對(duì)月球磁場(chǎng)的新認(rèn)識(shí)做出了重大貢獻(xiàn)?！?/p>

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