周一 · 知古通今|周二 · 牧夫专栏
周三 · 视频天象|周四 · 观测指南
周五 · 深空探测|周六 · 茶余星话|周日 · 太空探索
原作：Monisha Ravisetti
翻译：申振宇
校对：刘海牧 尹天任
审阅：缪征一
编排：杨宜修
后台：李子琦
图源：Unsplash网站
长久以来阿波罗月岩样本互相矛盾，月球早期是否存在全球性磁场，一直是行星科学悬案。
与地球不同，月球现已不存在月核驱动的全球性磁场，但月表保留大量局部岩石剩磁。在地球上，地核外层中液态铁的运动产生了全球性的磁场。这种所谓的“地磁发电机”原理类似于自行车发电机，将机械运动转化为电能。苏黎世联邦理工学院（ETH）地球与行星科学系的博士生杨希（音译）表示“目前，科学界正在就月球过去是否也曾存在过发电机效应展开激烈争论。”原因是阿波罗宇航员带回地球的岩石样本分析结果相互矛盾。
“一些研究人员认为，在约42.5亿至35亿年前，月球曾长期存在一个较强的磁场；而另一些人则未发现任何相关证据，”同系讲师、地球物理学家安娜·米特尔霍尔茨表示。除了发电机理论之外，还有另一种可能的解释：巨大的陨石或小行星撞击可能引发了月球上的磁化过程。
一项由两名ETH研究人员与德国航空航天中心空间研究所及柏林工业大学的同事合作开展的研究，如今为发电机理论提供了支持。研究得出结论：约42亿年前，即在月球形成后数亿年，月球确实曾拥有一个由内部产生的磁场。
研究人员的发现并非基于岩石样本，而是依据在月球轨道上探测器收集的数据，例如NASA“圣杯”号探测器的重力测量数据，以及来自“月球勘探者”号和“辉夜”号任务的轨道测量所构建的磁场模型。该研究已发表于《科学进展》期刊。
窥探内部结构的窗口
研究重点是一个名为德瓦尔（Dewar）的特定区域，它位于月球背面，从地球永远无法直接观测到。“德瓦尔地区可谓天赐良机：月球背面最强的磁场异常地区之一，恰好与明显的重力异常在空间位置上重合。”米特尔霍尔茨表示。
这意味着该区域的岩石比其他地方具有更强的磁化程度，并且密度更高。杨希说“这就是该地区可能成为了解月球内部结构窗口的原因之一。”
在大多数情况下，从月球轨道测量到的磁场异常成因尚不清楚。“但重力数据能让我们了解地下物质的密度，从而推断其组成，”米特尔霍尔茨解释道，“当磁场信号和重力信号在某一区域重合时，我们就可以将两者结合，将异常归因于特定的地质构造。这正是德瓦尔地区所提供的机会。”
研究人员充分利用了这一机会：他们首次通过联合处理重力和磁场数据，构建出精确的地下模型。结果表明，在德瓦尔地区、月球表面下存在一个宽约60公里（37英里）、深达约9公里（5.6英里）的岩体。该岩体比周围地壳密度高得多，且具有强烈的磁性。结合地表地球化学特征和拱形地形，研究人员得出结论：这是一股从地下上涌并固化的熔岩，即一个埋藏的火山复合体。该结构的年龄可通过月球表面各种撞击物质沉积物来确定，约为42亿年。
一个出人意料的强大磁场
“因为我们知道这类岩石体中含有的铁量，便可以估算出岩浆缓慢冷却时磁场必须具有的最小强度。对我来说，这是一个非常重要的发现，”米特尔霍尔茨表示。杨希补充道：“我们发现，当时月球上的磁场很可能强于10微特斯拉。而如今地球的磁场强度约为50微特斯拉。”
研究人员排除了剧烈撞击导致这一磁场的可能性，因为德瓦尔地区位于被认为可能由撞击产生磁场的区域之外。“因此，我们可以推断，该磁场必定源自月核内长期存在的发电机效应。”杨希说。
然而，目前尚不清楚如此小的月球核心如何能产生如此强大的磁场。正因如此，苏黎世联邦理工学院的研究人员并不认为早期月球发电机的存在问题已完全解决。“但我们正从一个全新的角度来审视这个问题，”米特尔霍尔茨说。该问题已经从“是否存在发电机效应？”转变为“发电机效应是如何运作的？”
神秘的月球漩涡
此外，这项研究还揭示了另一个令人困惑的现象：月球漩涡。这些明亮的弯曲或条纹状图案在月球表面相较于周围较暗的区域更清晰地突显出来。每当出现这样的漩涡时，研究人员总能发现一个磁异常。在观测到的异常区域上方的德瓦尔地区，也存在一个月球漩涡。漩涡的成因至今仍存争议。
一种可能的解释是，只有当磁场在地表呈水平方向时才会形成漩涡，德瓦尔漩涡正是如此。水平磁场能够偏转太阳风，从而保护月表免受风化侵蚀，因此该区域比周围地区保持得更亮。“这对未来的宇航员来说是重要信息，”米特尔霍尔茨表示，“磁场线能为人类提供抵御太阳风的保护，而漩涡则指示了这类磁场结构的位置。”
研究人员的发现还将有助于未来月球任务选择实地测量的重点目标，并可用于分析月球样本，以推断月球磁场的演化历史。杨希表示：“这种方法也可应用于其他天体，仅凭轨道数据即可获取有关行星发电机的信息。”例如，火星将是一个有趣的案例，尽管目前尚缺乏足够高质量的数据。
https://phys.org/news/2026-09-side-moon-clues-magnetic-field.html
责任编辑：杨宜修
牧夫新媒体编辑部
『天文湿刻』 牧夫出品
微信公众号：astronomycn
拍摄于葡萄牙贡多马尔（Gondomar）的飞机凌月食
摄影师：Paulo Ferreira
（图片来源：APOD）
谢谢阅读
热门跟贴