图 嫦娥六号月壤岩屑磁场分析表明月球在28亿年前存在相对活跃的磁场发电机

　　在国家自然科学基金项目（批准号：42241101、42388101和42488201）等的资助下，中国科学院地质与地球物理研究所朱日祥院士、潘永信院士、邓成龙研究员、蔡书慧副研究员等人联合中国科学院国家天文台李春来研究员团队，对嫦娥六号月球背面采样返回的毫米级玄武岩岩屑样品开展磁学研究，并发现月球在28亿年前存在相对活跃的磁场发电机。相关结果以“嫦娥六号玄武岩揭示增强的月球发电机（A reinforced lunar dynamo recorded by Chang’e-6 farside basalt）”为题，于2024年12月19日在线发表于《自然》（Nature）。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-024-08526-2。

　　磁场发电机的演化过程对于揭示星球的内部结构、热历史以及表面环境具有重要意义。卫星观测和月表实测结果显示现今的月球没有全球偶极磁场，但月壳中存在大规模的磁化现象。这表明月球可能曾有过发电机磁场，或撞击磁场。前人对阿波罗返回样品的古地磁研究发现月球在距今42–35亿年存在一个相对活跃的发电机（强度可达几十微特），约31亿年下降了一个数量级（维持在几微特的强度），15–10亿年强度再次下降，最终在10亿年的某个时刻月球发电机完全停止。目前发表的月球古磁场强度数据主要在30亿年前，缺乏中晚期演化过程的约束。此外，已有的月球发电机强度分析数据均来自月球正面返回样品。月球古磁场时空分布信息的缺乏，导致了关于月球磁场的持续时间、几何形态和驱动机制等研究存在较大争议。

　　为此，该研究团队对嫦娥六号月球背面采样返回的4颗毫米级玄武岩岩屑开展了详细的古磁场强度、岩石磁学和显微学分析。研究结果显示，月球磁场可能在28亿年前发生了反弹，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一直处于低能量状态不同。这表明，月球发电机在早期急剧下降后可能重新激活，其原因可能是月球发电机主要能量来源发生变化或初始驱动机制再次增强。对比不同发电机模型模拟结果，嫦娥六号岩屑的古强度与基底岩浆洋模型产生的场强最为一致。考虑到约束模型的参数存在较大不确定性，进动磁场发电机也是可能的驱动机制，亦或是二者共同驱动了月球发电机的运行。此外，其他机制（如核结晶）也可能为月球发电机提供补充能量。

　　该研究成果为认识月球发电机时空演化和能量来源提供了关键约束，并为未来月球探测任务寻找可能的磁场倒转提供了重要参考。