首次揭示月球背面古磁场信息，“嫦娥六号”样品研究再获进展

12月20日，中国科学院科研人员利用“嫦娥六号”月背样品，分析发现月球磁场强度可能在28亿年前发生了反弹，不同于先前认为的月球磁场在约31亿年前急剧下降且一直处于低能量状态。这不仅是人类得到的首个月背古磁场信息，还为认识月球磁场演化过程提供了关键锚点。相关成果刊登在国际学术期刊《自然》杂志。

地球液态外核导电流体的运动如同一个“发电机”，其产生的磁场包裹着地球，屏蔽宇宙射线，保护地球的大气和水等宜居要素，形成适合生命繁衍的环境。月球也曾有过与地球类似的“磁场发电机”。

了解月球“磁场发电机”的演化过程对于揭示月球的内部结构、热历史以及表面环境具有重要意义。

▲ “嫦娥六号”玄武岩样品磁场记录揭示28亿年前存在相对活跃的月球磁场发电机。（图片由章敏、祁锴贤、石平原等绘制）

卫星观测和月表实测结果都显示现今月球已经没有全球偶极磁场。 由于此前月球样品的局限性，目前发表的月球古磁场强度数据主要集中在30亿年前，而月球磁场中晚期演化过程则缺乏约束。 并且，相关数据均来自月球正面返回样品，人们对月背古磁场的认识基本处于空白。 月球古磁场时空分布信息的缺乏导致关于月球磁场的持续时间、几何形态和驱动机制等问题仍存在较大争议。

▲ 月球表面磁异常及月球探测任务着陆点分布

此前，中国科学院的研究显示，“嫦娥六号”样品玄武岩主期次喷发年龄为28亿年（中国科学院地质与地球物理研究所李献华院士团队和中国科学院广州地球化学研究所徐义刚院士团队结果）。这揭示出这些样品来自月球背面并处于关键的年龄空窗期，为认识“月球发电机”时空演化提供了前所未有的机遇。

近期，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联合中国科学院国家天文台的研究团队对获批的4颗毫米级玄武岩岩屑样品开展了磁学研究，结果显示样品记录的古磁场强度为~5–21μT（中值~13μT）。

与此前研究认为的“月球发电机”强度在31亿年前急剧下降之后可能一直处于低能量状态不同，“嫦娥六号”玄武岩样品的古磁场强度结果揭示月球磁场可能在28亿年前发生反弹，指示“月球发电机”在早期急剧下降后可能重新激活。 其原因可能是“发电机”主要能量来源发生变化或初始驱动机制再次增强。

对比不同“磁场发电机”模型模拟结果，“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一致，但不排除其他方式为月球“磁场发电机”提供补充能量的可能。

《自然》审稿人指出，这是一项具有高度原创性的研究，研究团队对人类首批月球背面玄武岩进行了严谨的古地磁分析，提供了高质量、高水准的数据。 其中一位审稿人表示：“这篇论文报告了月球古磁场在Apollo和Luna采样未涉及的独特时间和地点的测量结果，填补了月球古磁场记录中长达十亿年的空白，并首次提供了来自月球背面的古磁场测量结果。作者们完成了一项具有历史意义的研究，为我们对月球磁场的新认识做出了重大贡献。”