嫦娥六号月球任务揭开了隐藏了数十亿年的秘密

诸平

The ancient strength of the lunar magnetic field recorded by the Chang’e-6 basalt clasts reveal the existence of a relatively active lunar dynamo at 2.8 Ga. Credit: Min Zhang, Kaixian Qi, and Pingyuan Shi

《科技日报》（SciTechDaily）网站2024年12月24日刊发了来自中国科学院（Chinese Academy of Sciences）提供的消息，嫦娥六号月球任务揭开了隐藏了数十亿年的秘密（Chang’e-6 Moon Mission Uncovers Secret Hidden for Billions of Years）。

利用嫦娥6号带回的月球背面玄武岩（basalts）进行的研究发现，28亿年前月球磁场强度出人意料地增强，这挑战了之前认为月球存在休眠发电机（dormant lunar dynamo）的观点。这些数据表明，月球内部有一个动态的地质活动，可能是由岩浆海洋（magma oceans）或核心过程（core processes）驱动的。

月球发电机演化（Lunar Dynamo Evolution）

了解月球发电机的演化是揭开月球深层内部结构、热历史和表面环境的关键。最近，中国科学家对嫦娥6号带回的玄武岩进行了分析，发现28亿年前（2.8 billion years ago简称2.8 Ga）左右月球发电机的强度再次出现。这项具有里程碑意义的研究发表在2024年12月19日的《自然》（Nature）杂志上。原文详见：Shuhui Cai, Kaixian Qi, Saihong Yang, Jie Fang, Pingyuan Shi, Zhongshan Shen, Min Zhang, Huafeng Qin, Chi Zhang, Xiaoguang Li, Fangfang Chen, Yi Chen, Jinhua Li, Huaiyu He, Chenglong Deng, Chunlai Li, Yongxin Pan and Rixiang Zhu. A reinforced lunar dynamo recorded by Chang’e-6 farside basalt. Nature, 2024. DOI: 10.1038/s41586-024-08526-2. Published: 19 December 2024. https://doi.org/10.1038/s41586-024-08526-2

参与此项研究的有来自中国科学院地质与地球物理研究所（State Key Laboratory of Lithospheric and Environmental Coevolution, Institute of Geology and Geophysics, Chinese Academy of Sciences, Beijing, China）、中国科学院大学地球与行星科学学院（College of Earth and Planetary Sciences, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing, China）、中国科学院国家天文台（Key Laboratory of Lunar and Deep Space Exploration, National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences, Beijing, China）研究人员。

虽然早期对月球近侧样本的古地磁研究提供了月球磁场演化的一般时间表，但由于缺乏全面的时空数据，使得月球发电机的完整历史变得不确定。

嫦娥六号任务：月球背面的发现（The Chang’e-6 Mission: A Farside Discovery）

嫦娥六号任务带回了第一个距今约2.8 Ga的月球背面玄武岩样本，为我们了解月球发电机的时空演化提供了一个独特的机会。

在中国科学院地质与地球物理研究所朱日祥教授（Prof. Rixiang Zhu）的带领下，蔡书慧（Shuhui Cai）副教授和她的同事测量了嫦娥6号玄武岩的古代磁场强度，得到了大约5~21微特斯拉(5~21 µT)的值。

重新思考月球发电机假说（Rethinking Lunar Dynamo Hypotheses）

这些发现表明，在3.1 Ga左右急剧下降之后，2.8 Ga的场强意外回升。这挑战了普遍存在的假设，即月球发电机在3 Ga后进入低能状态，并一直保持这种状态直到停止。

研究人员提出，这一时期的月球磁场可能是由基底岩浆海洋（basal magma ocean）驱动的，和/或者是由岁差力(precessional forces)驱动的。其他机制，如核心结晶(core crystallization)，也可能起作用。这些发现表明，在月球中早期的历史中，月球内部深处一直保持着炎热和地质活动。

第一个月球背面古地磁数据(The First Farside Paleomagnetic Data)

这项研究是首次从月球背面获得的古地磁数据，为月球发电机进化的中间阶段提供了关键的见解。通过将这些数据与现有的发现综合起来，研究人员认为月球磁场在3.5~2.8 Ga之间有显著的波动，表明在这一时期存在高度不稳定的发电机。

对未来月球探测的影响(Implications for Future Lunar Exploration)

这些结果为未来的月球探测任务提供了有价值的指导，包括寻找潜在的逆磁化。

这项研究是与中国科学院国家天文台（National Astronomical Observatories, CAS）合作进行的。月球样品由中国国家航天局（China National Space Administration）提供，研究得到了中国国家自然科学基金（National Natural Science Foundation of China, project number 42241101, 42388101, and 42488201）、中国科学院战略重点研究计划（B类）{Strategic Priority Research Program (Category B) of CAS, project number XDB 1180000, and XDB 0710000}和中国科学院地质与地球物理研究所重点研究计划（Key Research Program of the Institute of Geology and Geophysics, CAS, project number IGGCAS-202401）的共同资助。

上述介绍，仅供参考。欲了解更多信息，敬请注意浏览原文或者相关报道。

Abstract

The evolution of the lunar dynamo is essential for deciphering the deep interior structure, thermal history, and surface environment of the Moon^1-4. Previous palaeomagnetic investigations on samples returned from the nearside of the Moon have established the general variation of the lunar magnetic field^5-7. However, limited spatial and temporal palaeomagnetic constraints leave the evolution of the lunar dynamo ambiguous. The Chang'e-6 mission returned the first farside basalts dated at ca.  2.8 billion years ago (Ga)^8,9, offering a unique opportunity to investigate a critical spatiotemporal gap in the evolution of the global lunar dynamo. Here we report palaeointensities (~5–21 μT) recovered from the Chang’e-6 basalts, providing the first constraint on the magnetic field from the lunar farside and a critical anchor within the large gap between 3 and 2 Ga. The new results record a rebound of the field strength after its prior sharp decline around 3.1 Ga, which attests to an active lunar dynamo at ca. 2.8 Ga in the mid-early stage and argues against the suggestion that the lunar dynamo may have remained in a low-energy state after 3 Ga until its demise. The result suggests the lunar dynamo was most likely driven by either a basal magma ocean and/or precession, probably supplemented by other mechanisms such as core crystallisation.