嫦娥六號月壤樣品新發現:首個月球背面古磁場信息被揭示
本報北京12月20日電(記者齊芳、崔興毅)我國科學家對嫦娥六號月壤樣品的研究又有新成果——通過分析樣品中記錄的約28億年前的磁場信息,發現月球磁場強度可能在該時期發生了反彈,與先前認為的月球磁場在約31億年前急劇下降且一直處于低能量狀態不同。相關論文在線發表于北京時間12月20日出版的國際學術期刊《自然》上。
論文第一作者、中國科學院地質與地球物理研究所副研究員蔡書慧介紹,地球有一個“磁場發電機”——地球液態外核導電流體的運動如同“發電機”,其產生的磁場像保護傘一樣包裹著地球,屏蔽宇宙射線,保護地球的大氣和水等宜居要素,形成適合生命繁衍的環境。
月球也曾有過與地球類似的“磁場發電機”,但很久以前就消失了。衛星觀測和月表實測結果都顯示現今月球已經沒有全球偶極磁場。對阿波羅返回樣品的古磁場強度研究顯示,月球在42億-35億年前存在一個相對活躍的“發電機”所產生的磁場,強度接近現今地球磁場水平。該磁場在約31億年前下降了一個數量級,在15億-10億年前又再次下降,并最終在距今10億年以后的某個時刻,月球的“磁場發電機”完全停止工作。
但由于樣品的局限性,目前發表的月球古磁場強度數據主要集中在30億年前,人們依然對月球磁場中晚期演化過程缺乏了解。并且,已有數據均來自月球正面返回樣品,對月背古磁場的認識基本處于空白。因此,關于月球磁場的持續時間、幾何形態和驅動機制等問題,學術界仍存在較大爭議。
嫦娥六號任務首次實現月背采樣,其中的玄武巖主期次噴發年齡為28億年。為認識月球“磁場發電機”時空演化提供了前所未有的機遇。
對獲批的4顆毫米級玄武巖巖屑樣品,中國科學院地質與地球物理研究所研究員、中國科學院院士朱日祥和蔡書慧等聯合中國科學院國家天文臺的研究團隊開展了磁學研究。他們得出了樣品的古磁場強度,高于之前認為的水平。蔡書慧說:“這意味著月球磁場在31億年前的急劇下降后,可能在28億年前發生反彈或者說重新激活。我們分析,其原因可能是‘發電機’的主要能量來源發生變化,或初始驅動機制再次增強。”
這不僅是人類得到的首個月背古磁場信息,還為認識月球磁場演化過程提供了關鍵錨點,進而為月球“磁場發電機”時空演化和驅動機制提供了關鍵約束。而深入了解月球“磁場發電機”的演化過程對于揭示月球的內部結構、熱歷史以及表面環境具有重要意義。《自然》審稿人認為,這是一項具有高度原創性的研究,“填補了月球古磁場記錄中長達10億年的空白,并首次提供了來自月球背面的古磁場測量結果。作者們完成了一項具有歷史意義的研究,為我們對月球磁場的新認識作出了重大貢獻”。
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