嫦娥六號月壤研究獲新成果 中國科學(xué)家首揭月球背面古磁場信息

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

首次揭示月球背面古磁場信息

來自中國科學(xué)院的最新消息說，中國科學(xué)家團隊通過分析嫦娥六號月壤樣品中記錄的約28億年前的磁場信息，發(fā)現(xiàn)月球磁場強度可能在該時期發(fā)生了反彈，與先前認(rèn)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(tài)不同。

這不僅是人類得到的首個月背古磁場信息，還為科學(xué)家認(rèn)識月球磁場演化過程提供了關(guān)鍵錨點，進而為月球磁場“發(fā)電機”時空演化和驅(qū)動機制提供了關(guān)鍵約束。

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

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

《自然》審稿人指出，這是一項具有高度原創(chuàng)性的研究，中國研究團隊對人類首批月球背面玄武巖進行了嚴(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，該研究論文填補了月球古磁場記錄中長達(dá)十億年的空白，并首次提供來自月球背面的古磁場測量結(jié)果。這是一項具有歷史意義的研究，為人們對月球磁場的新認(rèn)識作出重大貢獻(xiàn)。

月球磁場問題仍存在較大爭議

論文第一作者兼通訊作者蔡書慧介紹說，地球液態(tài)外核導(dǎo)電流體的運動如同一個“發(fā)電機”，其產(chǎn)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(huán)境。月球也曾有過與地球類似的磁場“發(fā)電機”。因此，了解月球磁場“發(fā)電機”的演化過程對于揭示月球的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、熱歷史以及表面環(huán)境具有重要意義。

衛(wèi)星觀測和月表實測結(jié)果都顯示，現(xiàn)今月球已經(jīng)沒有全球偶極磁場。此前對美國阿波羅計劃返回樣品的古磁場強度研究指示，月球在距今42億至35億年存在一個相對活躍的發(fā)電機所產(chǎn)生的磁場，強度可達(dá)幾十微特，接近現(xiàn)今地球磁場水平;該磁場在約31億年前下降了一個數(shù)量級，之后維持在幾微特的強度;月球磁場強度在距今15億至10億年再次下降，并最終在距今10億年以后的某個時刻，月球“發(fā)電機”完全停止工作。

由于樣品的局限性，目前發(fā)表的月球古磁場強度數(shù)據(jù)主要集中在30億年前，而月球磁場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，人們對月背古磁場的認(rèn)識基本處于空白。月球古磁場時空分布信息的缺乏導(dǎo)致關(guān)于月球磁場的持續(xù)時間、幾何形態(tài)和驅(qū)動機制等問題仍存在較大爭議。例如，有學(xué)者對月球“發(fā)電機”持續(xù)時間的問題提出完全不同的觀點，認(rèn)為月球“發(fā)電機”難以長期存在，或許只能維持在月球形成最初的1億至2億年。

月球磁場或在28億年前發(fā)生反彈

嫦娥六號任務(wù)首次實現(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)采回人類首批月背樣品，此前研究表明，嫦娥六號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)識月球“發(fā)電機”時空演化提供了前所未有的機遇。

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

蔡書慧表示，在本項研究中，研究團隊對獲批的嫦娥六號4顆毫米級玄武巖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強度約為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”強度在31億年前急劇下降之后可能一直處于低能量狀態(tài)不同，嫦娥六號玄武巖樣品的古磁場強度結(jié)果揭示，月球磁場可能在28億年前發(fā)生反彈，從而指示月球“發(fā)電機”在早期急劇下降后可能重新激活。

月球磁場為何在28億年前發(fā)生反彈?研究團隊認(rèn)為，其原因可能是月球“發(fā)電機”主要能量來源發(fā)生變化或初始驅(qū)動機制再次增強。對比不同發(fā)電機模型模擬結(jié)果顯示，嫦娥六號玄武巖記錄的古磁場強度與基底巖漿洋模型產(chǎn)生的場強最為一致，但也不能排除進動發(fā)電機的貢獻(xiàn)，同時，其他機制(如內(nèi)核結(jié)晶)也可能為月球“發(fā)電機”提供補充能量。