新的研究表明月球的磁场比我们想象的要长10亿年

当涉及到行星、卫星和恒星的研究时，磁场是一件大事。据信是一颗行星上对流的结果，这些场可以是一个行星产生生命或变成一个没有生命的石头球的区别。一段时间以来，科学家们已经知道有一个地球的磁场，它是由一个由液体的对流产生的发电机效应所驱动的。

月球岩石的新测量表明，古代月球在其液态金属核心(最内层的红色外壳)中产生了一个发电机磁场。这一结果提高了两种不同机制的可能性，一种可能驱动了更早、更强的发电机，另一种机制使月球的核心在其生命周期结束时慢得多。图片：Hernán Cañellas/Benjamin Weiss

科学家们也一直认为月球曾经有一个磁场，它的核心也是由对流驱动的。在此之前人们相信这一场在月球形成后大约10亿年(约3到35亿年前)消失了。但根据麻省理工学院(MIT)的一项新研究，现在看来，月球的磁场又继续存在了10亿年。

这项名为月球发电机的20亿年历史”的研究最近发表在《科学进展》杂志上。由鲁特格大学(Rutger ' s University)的助理教授、麻省理工学院(MIT)前研究员索尼亚·蒂古(Sonia Tikoo)领导的研究小组，分析了美国宇航局阿波罗15号任务收集的古代月球岩石。他们发现，岩石在1到25亿年前形成的磁场中显示出了存在的迹象。

艺术家关于原地球与忒亚之间碰撞的概念，导致了月球的形成，大约在45亿年前。图片：NASA

这个岩石样本的年龄意味着它比阿波罗计划返回的其他国家要年轻得多。研究小组使用他们开发的一种技术，用一个magnometer检测样品的玻璃成分，以确定其磁性特性。然后他们将样本暴露在实验室产生的磁场和其他类似于月球上的岩石形成的条件下。

这是通过将岩石放置在一个专门设计的氧气缺乏的烤箱中来完成的，这是在克莱门特·苏维特(Clement Suavet)和蒂莫西·格罗夫(Timothy Grove)的帮助下建造的，来自麻省理工学院地球、大气和行星科学(EAPS)的两名研究人员和研究的共同作者。然后，研究小组将岩石暴露在一个稀薄、无氧的环境中，并将其加热到极端温度。

就像EAPS的行星科学教授Benjamin Weiss解释的那样：你看看磁化就获得已知磁场加热,然后你比较自然磁场你事先测量领域,从那可以找出古代场强…这样,我们最终得到一个精确的测量月球。由此他们确定月球岩石在一个强度为5微特斯拉的磁场中被磁化。当从表面测量的时候(25 - 65微特斯拉)，这比地球磁场弱很多倍，比3到40亿年前还要弱两个数量级。这些发现非常重要，因为它们可能有助于解开关于月球的持久之谜。

月球的剖面图，显示了它的内部差异。图片：NASA/SSERVI

此前科学家怀疑月球的磁场在月球形成后的15亿年(约30亿年前)消失了。然而他们不确定这个过程是否迅速发生，或者月球的磁场是否持续，而是处于一个虚弱的状态。这项研究的结果表明磁场实际上已经持续了几十亿年，大约在25亿年前就消失了。

正如Weiss所指出的，这项研究提出了关于月球地质历史的新问题：移动液态金属产生的行星磁场的概念，实际上只是几十年前的想法。这一运动在地球和其他天体上，尤其是月球上的运动，是不太容易理解的。我们可以通过了解月球发电机的寿命来解决这个问题。

换句话说这个新的月球时间轴使人们对月球发电机本身是否能在过去提供动力的理论产生了怀疑。基本上现在人们认为月球的磁场是由两种机制驱动的。然而在月球形成后的10亿年间，在核的核心中有一个可以为它提供动力的发电机而另一个则让它继续运转。

在过去科学家们提出月球发电机是由地球的引力驱动的，这将导致月球内部的潮汐弯曲(这和木星和土星强大的引力推动其卫星内部的地质活动一样)。此外月球曾经绕地球运行的轨道更近，这可能足以给它曾经更强的磁场提供动力。

然而月球逐渐远离地球，最终在30亿年前到达了现在的轨道。这与月球磁场的时间轴重合，而月球磁场在同一时间开始消散。这可能意味着30亿年前如果没有地球的引力，核心将慢慢冷却。10亿年后它的核心已经固化到它将月球的磁场。

当月球冷却时它的核心就像熔岩灯一样——低密度的东西会上升，因为它很热或者因为它的成分不同于周围的液体。这就是我们认为地球发电机的工作原理,这就是我们建议后期也做…今天月亮场基本上是零。我们现在知道它在岩石形成和今天之间的某个地方被关闭了。

这些发现在一定程度上要归功于月球上较年轻的岩石。在未来研究人员正计划分析更年轻的样本，以精确确定月球发电机的位置。这不仅有助于证实这项研究的结果，而且还能导致更全面的月球地质历史。

这些和其他研究的结果，试图了解月球是如何形成和变化的，这也将有助于我们更好地理解地球、太阳系和太阳系外系统是如何形成的。