嫦娥五號玄武巖研究揭示20億年前月球存在弱磁場

由發電機產生的月球磁場可以反映其內部結構和熱狀態，并能夠影響月表環境。因此，研究月球磁場的變化過程可以為剖析月球演化歷史提供重要約束。阿波羅時代至今的遙感數據和月表原位測量表明，月球現在不存在類似地磁場的全球性偶極磁場，但阿波羅返回樣品的古強度數據以及部分磁化的月殼指示，月球可能曾有發電機磁場。已有的現代月球古強度數據集中在30億年前，而30億年后的阿波羅數據均來自經歷過強烈沖擊改造的表土角礫巖，致使部分學者質疑其記錄的磁場可能受撞擊影響，并使得準確限定這些角礫巖的形成年齡相對困難。目前，關于月球發電機磁場持續時間及其中晚期演化過程存在較大爭議。

我國嫦娥五號任務在風暴洋區域采集了人類首批月球中緯度玄武巖樣品。玄武巖受到撞擊改造程度一般較小，能夠代表火山噴發時的月球古磁場強度。中國科學院地質與地球物理研究所李獻華團隊獲得的嫦娥五號玄武巖噴發年齡為~20億年，代表迄今為止最年輕的月球玄武巖返回樣品。這些年輕玄武巖為獲取月球中晚期古磁場數據提供了機遇。地質地球所研究員朱日祥和副研究員蔡書慧團隊，聯合中國科學院國家天文臺、中國地質大學（武漢）等的科研人員，對獲批的9顆毫米級玄武巖巖屑樣品開展了磁學分析。相關成果為認識月球發電機中晚期演化歷史提供了關鍵約束。

針對月球返回樣品稀有量少、磁信號弱等特點，該研究建立了一套適合地外微小、弱磁樣品的高精度、低損耗磁學方法研究體系，為嫦娥五號及后續深空探測返回樣品磁學研究提供了技術支持和保障。該研究采用多種古強度測試方法，獲得了月球20億年前可靠的發電機磁場信息。研究顯示，月球在距今20億年前存在一個較弱的發電機過程，所產生的磁場強度為~2-4 μT。這表明，20億年前月球深部保持一定的熱對流或熱傳導且其驅動能量可能來源于內核結晶、進動、鈦鐵礦堆晶下沉等過程，具有活力的月球深部可能為月球年輕火山活動貢獻了一定熱量。

相關研究成果作為封面文章發表在《科學進展》（Science Advances）上。《科學進展》同期刊出了美國麻省理工學院教授Benjamin P. Weiss撰寫的聚焦文章。研究工作得到國家自然科學基金委員會和中國科學院的支持。

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