如果我们今天带一个指南针去月球，它就不起作用了，因为月球没有磁场。情况并不总是这样。麻省理工学院的科学家已经确定了产生磁场的月球液态核心运动消亡时间。

在月球生命周期的某个时刻，月球磁场和产生磁场的月球液态核心运动都消失了。麻省理工学院的科学家已经将月球液态核心运动消亡的时间定在了大约10亿年前。这一发现也支持了一种关于月球液态核心运动后期驱动因素理论。这个理论是核心结晶。该发现日前发表在《科学进展》杂志上。魏斯论文的合著者包括Saied Mighani和Huapei Wang，麻省理工学院的Caue Borlina和Claire Nichols，以及加州大学伯克利分校的David Shuster。

“发电机”理论之争

在过去的几年中，魏斯的研究小组和其他小组在距今40亿年的月球岩石中发现了大约100微特斯拉的强磁场迹象。相比之下，今天地球的磁场约为50微特斯拉。

2017年，魏斯的研究小组研究了从美国宇航局(NASA)阿波罗(Apollo)项目收集的样本，发现在月球岩石中发现的磁场弱得多，磁场强度小于10微特斯拉，并确定这些岩石存在有约25亿年的历史。他们当时的想法是，也许有两个月球“发电机”在起作用：第一个可能在40亿年前产生了更强的更早的磁场，然后被第二个寿命更长的机制所取代，直到至少25亿年前，这个磁场都非常弱。

“对于推动月球‘发电机’的机制有几种想法，问题是，你如何确定是哪一种机制?”魏斯说，“事实证明，所有这些磁场都有不同的寿命。因此，如果你可以确定‘发电机’关闭的时间，则可以区分为月球发电机提议的机制。这就是这份新论文的目的。”

大多数来自阿波罗任务的月球磁性研究样本都来自古代岩石，年代大约在30亿年到40亿年之间。这些岩石最初以熔岩的形式喷涌到一个非常年轻的月球表面，当它们冷却时，它们的微小颗粒与月球磁场的方向一致。月球的大部分表面都覆盖着这样的岩石，从那时起，这些岩石就一直保持不变，保存着古代磁场的记录。

然而，月球岩石的磁性历史开始于不到30亿年前，由于大多数月球火山活动已经停止，所以要找到这些岩石要困难得多。

魏斯说：“过去30亿年的月球历史一直是个谜，因为几乎没有关于它的岩石记录。”

“小罗盘”

尽管如此，魏斯和他的同事们还是确定了两个月球样品，这些样品是由宇航员在阿波罗飞行任务期间收集的，它们似乎在10亿年前受到了巨大的影响，结果被融化并重新融合在一起，以至于它们古代的磁记录几乎被删除了。

研究小组将样品带回实验室，首先分析了每块岩石的电子方向，魏斯将其描述为“小罗盘”，它们要么沿现有磁场的方向对齐，要么在没有磁场的情况下以随机方向出现。对于这两个样本，研究小组都观察到了后者：电子的随机配置，这表明岩石形成的磁场非常弱，几乎为零，不超过0.1微特拉斯。

然后，研究小组使用一种放射测年技术确定了这两个样品的年龄，魏斯和Shuster能够将其用于这项研究。

该小组对样品进行了一系列测试，以查看它们是否是性能良好的磁记录仪。换句话说，一旦它们遭遇一些巨大的撞击重新加热，如果月球上存在微弱的磁场，它们是否还能保持足够的灵敏度来记录呢?

为了回答这个问题，研究人员将这两个样品放在烤箱中，并用高温喷砂以有效消除其磁记录，然后在岩石冷却后将其暴露在实验室中人工产生的磁场中。

结果证实，这两个样本确实是可靠的磁记录器，并且它们最初测量的磁场强度为0.1微特斯拉，准确地代表了十亿年前月球极弱磁场的最大可能值。魏斯说，一个只有0.1微特斯拉的磁场是如此之低，很可能在这个时候，月球的“发电机”已经停止工作了。

新的发现与预期的岩心结晶寿命相吻合，这是月球“发电机”的一种拟议机制，它可能在月球历史的后期产生一个微弱而长寿的磁场。魏斯说，在岩心结晶之前，一种称为岁差的机制可能会产生更强大、但寿命更短的‘发电机’。岁差是一种现象，一个物体(如月球)的固体外壳，在接近一个大得多的物体(如地球)时，由于地球的引力而摆动。这种晃动激起了地核内的液体，地核内就像喝一杯咖啡激起的液体一样。

大约40亿年前，月球的雏形比现在更接近地球，更容易受到地球引力的影响。随着月球缓慢地远离地球，岁差的作用减弱，从而削弱了发电机和磁场。魏斯说，大概在25亿年前，核心结晶成为月球发电机持续运转的主要机制，产生了一个较弱的磁场，随着月球的核心最终完全结晶，磁场逐渐消散。

该小组正在寻找下一步测量月球古老磁场的方向的方法，希望能收集有关月球演化的更多信息。

这项研究得到了NASA的部分支持。

编辑：沈湫莎
责任编辑：任荃

来源：前瞻网、科普中国、cnBeta.COM