研究人员在月球背面发现了一个42亿年前的火山复合体。这一发现揭开了古老月球磁场之谜。
从地球望向月球，背面永远隐藏不见。但正是在那里，在一个名为杜瓦的区域，研究人员取得了一项引人注目的发现：地表之下存在一个约60公里宽的凝固岩浆岩体——一个被掩埋的火山复合体，年龄达42亿年。“杜瓦地区是一个幸运的巧合：月球背面最强的磁场异常之一与一个明显的重力异常在空间上重合，”苏黎世联邦理工学院地球物理学家安娜·米特尔霍尔茨解释道。
她与自己的博士生杨曦共同分析了月球探测器的数据——其中包括NASA的GRAIL重力测量任务，以及月球勘探者和日本辉夜号探测器的磁场数据。研究人员首次将两组数据集结合起来，以同时确定月球地下的密度和磁化强度。除苏黎世联邦理工学院外，德国航空航天中心（DLR）、柏林工业大学以及格拉茨空间研究所（IWF）也参与了这项研究。研究成果发表在知名专业期刊《科学进展》上。
分析结果：这座被掩埋的火山延伸至约九公里深处，不仅密度高于周围环境，而且磁化强度也出乎意料地高。“我们发现，当时月球上的磁场很可能强于10微特斯拉。如今地球的磁场强度约为50微特斯拉，”杨曦说。根据观察火山的不同区域，场强甚至可能达到22微特斯拉——接近当今地球磁场强度的一半。
研究人员排除了剧烈陨石撞击可能产生这一磁场的可能性——杜瓦地区并不位于符合条件的区域内。“因此我们几乎可以确定，该磁场必定来自一个持续时间更长、由月核产生的发电机效应，”杨曦强调。磁场必须在数百万年间保持稳定，在此期间岩浆缓慢冷却并发生磁化。这与早期研究的发现一致，即月球的磁性之谜可归因于核幔边界处的熔融过程。
这项研究还为所谓的月球涡旋（“Lunar Swirls”）提供了令人信服的解释——即月球表面明亮的弯曲图案。它们出现在磁场呈水平方向并偏转高能太阳风的地方，而太阳风数百万年来一直轰击着月球。受保护的表面因此风化程度明显更低，保持更明亮的颜色。
“这对未来的宇航员来说是一项重要信息，”米特尔霍尔茨强调：“磁力线可以提供对太阳风的防护，而涡旋则标示出此类配置的位置。”这些发现对即将到来的任务也高度相关，这些任务将分析未来宇航员在阿尔忒弥斯登月任务中可能面临的情况。对月球背面半球岩石的分析——正如最近对月球背面样本的研究所显示的——也证明了月球这一半的地质构成完全不同。
发现地点：月球背面杜瓦地区
火山复合体年龄：约42亿年
规模：宽约60公里，深达9公里
测得磁场强度：10至22微特斯拉（约为当今地球磁场的20%–45%）
参与机构：苏黎世联邦理工学院、DLR、柏林工业大学、格拉茨IWF、NASA数据
意义：证明月球核发电机长期存在，以及月球涡旋提供的天然辐射防护
尽管这一发现有力地支持了发电机假说，但一个相对较小的月球核如何能产生足够能量以形成如此强大的磁场，在学术界仍存在争议。米特尔霍尔茨总结道，这个未解问题“我们将从一个全新的视角来审视”。如今核心问题不再是：“是否存在过发电机？”而是：“它究竟是如何运作的？”
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