月球背面为曾经的磁场提供线索

月球是否曾经拥有内部磁场，这个问题一直存在争议。如今，苏黎世联邦理工学院的研究人员采用了一种新方法，证明月球上曾经存在一种机制，而这种机制至今仍在地球上活跃。

作者：Barbara Vonarburg，自由撰稿人

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解开磁场之谜的关键：月球背面，正如Artemis 2任务的宇航员最近所见，从地球上是看不到的。（图片来源：NASA）

简而言之

• 月球岩石样本呈现出相互矛盾的图景：一些样本指向一个强烈的古老磁场，另一些则不然。
• 苏黎世联邦理工学院的研究人员利用月球背面某一特定区域的重力和磁场测量数据，确定了该处地表之下的月壳结构与磁化情况。
• 基于这些发现，研究人员得出结论：42亿年前，月球的磁场强度超过十微特斯拉，相当于目前地球磁场强度的五分之一到三分之一。

与地球不同，月球如今已不再拥有由核心产生的磁场。在地球上，外核中液态铁的运动产生了全球性磁场。这种所谓的地球发电机，其工作原理类似于自行车上的发电机，将机械运动转化为电能。“如今，关于月球过去是否也曾运行过发电机，存在激烈的争论，”苏黎世联邦理工学院地球与行星科学系的博士生Xi Yang说。这是因为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42.5亿至35亿年前的一段漫长时期内存在过强磁场，而另一些人则未发现这方面的证据，”同一系的地球物理学家、讲师Anna Mittelholz说。除了发电机理论之外，对月球岩石磁化的第二种可能解释是：大型陨石或小行星的撞击可能在月球上触发了磁化过程。

这两位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一项研究，如今支持了发电机理论。研究得出结论：42亿年前——即月球形成后数亿年——月球确实拥有内部产生的磁场。研究人员并非基于岩石样本，而是基于月球轨道探测器收集的数据，例如NASA“GRAIL”探测器的重力测量，以及利用Lunar Prospector和Kaguya任务轨道测量数据建立的磁场模型。

窥探内部结构的窗口

焦点集中在月球背面一个名为Dewar的特定区域，我们从地球上永远看不到那里。“Dewar区域真是运气极佳：月球背面最强的磁场异常之一与一处明显的重力异常在空间上重合，”Mittelholz说。这意味着该区域的岩石磁化程度更强——同时密度也高于其他地方。“这也是该区域成为窥探月球内部结构潜在窗口的原因之一，”Yang表示。

在大多数情况下，从月球轨道测量到的磁场异常的起源尚不清楚。“然而，重力数据让我们得以了解密度，从而了解地表之下的物质，”Mittelholz解释道。“在磁场与重力信号重合的地方，可以将两者结合起来，把异常归因于特定的地质结构。这正是Dewar提供的机会。”研究人员充分利用了这一点：他们首次通过联合处理重力和磁场数据，创建了精确的地下模型。