嫦娥五号玄武岩研究揭示20亿年前月球存在弱磁场

由发电机产生的月球磁场可以反映其内部结构和热状态，并能够影响月表环境。因此，研究月球磁场的变化过程可以为剖析月球演化历史提供重要约束。阿波罗时代至今的遥感数据和月表原位测量表明，月球现在不存在类似地磁场的全球性偶极磁场，但阿波罗返回样品的古强度数据以及部分磁化的月壳指示，月球可能曾有发电机磁场。已有的现代月球古强度数据集中在30亿年前，而30亿年后的阿波罗数据均来自经历过强烈冲击改造的表土角砾岩，致使部分学者质疑其记录的磁场可能受撞击影响，并使得准确限定这些角砾岩的形成年龄相对困难。目前，关于月球发电机磁场持续时间及其中晚期演化过程存在较大争议。

我国嫦娥五号任务在风暴洋区域采集了人类首批月球中纬度玄武岩样品。玄武岩受到撞击改造程度一般较小，能够代表火山喷发时的月球古磁场强度。中国科学院地质与地球物理研究所李献华团队获得的嫦娥五号玄武岩喷发年龄为~20亿年，代表迄今为止最年轻的月球玄武岩返回样品。这些年轻玄武岩为获取月球中晚期古磁场数据提供了机遇。地质地球所研究员朱日祥和副研究员蔡书慧团队，联合中国科学院国家天文台、中国地质大学（武汉）等的科研人员，对获批的9颗毫米级玄武岩岩屑样品开展了磁学分析。相关成果为认识月球发电机中晚期演化历史提供了关键约束。

针对月球返回样品稀有量少、磁信号弱等特点，该研究建立了一套适合地外微小、弱磁样品的高精度、低损耗磁学方法研究体系，为嫦娥五号及后续深空探测返回样品磁学研究提供了技术支持和保障。该研究采用多种古强度测试方法，获得了月球20亿年前可靠的发电机磁场信息。研究显示，月球在距今20亿年前存在一个较弱的发电机过程，所产生的磁场强度为~2-4 μT。这表明，20亿年前月球深部保持一定的热对流或热传导且其驱动能量可能来源于内核结晶、进动、钛铁矿堆晶下沉等过程，具有活力的月球深部可能为月球年轻火山活动贡献了一定热量。

相关研究成果作为封面文章发表在《科学进展》（Science Advances）上。《科学进展》同期刊出了美国麻省理工学院教授Benjamin P. Weiss撰写的聚焦文章。研究工作得到国家自然科学基金委员会和中国科学院的支持。

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