中国科学院院士、中国科学院地质与地球物理研究所研究员朱日祥和该所副研究员蔡书慧联合中国科学院国家天文台的科学家采用嫦娥六号采回的月背样品，分析了月球约28亿年前的磁场信息，发现月球磁场强度在该时期或发生反弹，与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不同。相关研究12月20日发表于《自然》。这不仅是人类得到的首个月背古磁场信息，还为人们认识月球磁场中间演化过程提供了关键锚点，进而为月球磁场发电机时空演化和驱动机制提供了关键约束。

地球液态外核导电流体的运动如同一个“发电机”，其产生的磁场像“保护伞”一样包裹着地球，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。与地球类似，月球也曾经有过这样的“磁场发电机”，了解其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。

卫星观测和月表实测结果均显示，现今月球已经没有全球偶极磁场。科学家对阿波罗返回样品的古磁场强度研究指示，月球在42亿至35亿年存在一个相对活跃的发电机所产生的磁场，强度可达几十微特，接近现今地球磁场水平。该磁场在约31亿年前下降了一个数量级，之后维持在几微特的强度，其强度在15亿至10亿年再次下降，最终在距今10亿年后的某个时刻月球发电机完全停止。

然而，由于样品的局限性，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。且已有数据均来自月球正面返回样品，人们对月背古磁场的认识仍基本处于空白。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。例如有学者提出认为，月球发电机难以长期存在，或许只能维持月球形成最初的1亿至2亿年。

嫦娥六号任务首次实现月背采样，从南极-艾特肯盆地内的阿波罗撞击坑采回了人类首批月背样品。已报道的嫦娥六号样品玄武岩主期次喷发年龄为28亿年，揭示出这些样品来自月球背面并处于关键的年龄空窗期，这为认识月球发电机时空演化提供了前所未有的机遇。

研究者对4颗毫米级嫦娥六号月球玄武岩岩屑样品开展了磁学研究，发现其记录的古磁场强度约为5至21微特（中值约13微特）。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，但也不能排除进动发电机的贡献，同时其他机制（如内核结晶）也可能为月球发电机提供补充能量。

《自然》审稿人认为，这篇论文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。研究者们完成了一项具有历史意义的研究，为人们对月球磁场的新认识做出了重大贡献。

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。章敏、祁锴贤、石平原等绘图

相关论文信息：

https://doi.org/10.1038/s41586-024-08526-2