原来月球的磁场是这么形成的？
2022年1月13日，美国布朗大学在《自然-天文学》发布了一篇论文，提出了对月球磁场新的解释。
地球上有着强大的磁场，月球也同样拥有， 但通过阿波罗带回来的月岩被磁化的程度显示：月球曾经的磁场强度竟然跟地球差不多，这个问题困扰了科学家半个多世纪。 要知道月球的质量只有地球的1/81，它不应该拥有像地球这么强大的磁场才对。
一位布朗大学的地球科学家领导的研究提出了一个新的解释月球的磁性之谜。这项研究表明，巨大的岩层通过月球地幔下沉，可能会产生强磁场的内部对流。研究人员说，这些过程可能在月球 历史 的第一个10亿年中产生了间歇性的强磁场。
布朗大学的地球、环境和行星科学助理教授亚历山大·埃文斯说：“我们对行星核心产生磁场的所有想法都告诉我们，月球大小的天体不应该产生像地球那么强的磁场。”他与斯坦福大学的索尼娅·蒂古共同撰写了这项研究。“但是，不要去想如何给一个强大的物体提供动力。磁场诞生数十亿年来，也许有一种方法可以间歇性地获得高强度场。我们的模型显示了这是如何发生的，这与我们对月球内部的了解是一致的。”
行星体通过所谓的核心发电机产生磁场。缓慢的散热会使熔化的金属在行星的核心发生对流。 导电材料的不断旋转是产生磁场的原因。 这就是地球的磁场--它保护地表免受太阳最危险的辐射。
今天的月球缺少这种诞生磁场的因素，其核心模型表明月球可能太小，而且缺乏对流力量，不可能产生持续的强磁场。为了使一个核心有一个强烈的对流旋转，它需要消耗大量的热量。埃文斯说，在早期月球的情况下，围绕地核的地幔并不比核心本身冷多少。因为核心的热量没有什么可去的地方，所以核心中没有太多的对流。但是这项新的研究表明，下沉的岩石是如何提供间歇性对流增强的。
这些沉石的故事始于月球形成的几百万年后。在其 历史 的早期，月球被一片熔岩所覆盖。随着浩瀚的岩浆海洋开始冷却和凝固，比液态岩浆密度更高的橄榄石和辉石等矿物沉底，而像斜长石这样的致密矿物则漂浮在地壳中。剩余的液态岩浆富含钛以及钍、铀和钾等产热元素，因此需要更长的时间才能固化。当这个钛层最终在地壳下面结晶时，它比它下面早期固化的矿物更致密。随着时间的推移，钛层通过下面密度较低的地幔岩石下沉， 这一过程被称为重力崩塌。
在这项新的研究中，Evans和Tikoo模拟了钛结构如何下沉的动力学，以及它们最终到达月球核心时可能产生的影响。根据月球当前的组成和估计的地幔粘度进行的分析表明，这些地层很可能在大约10亿年的时间里破裂成直径为60公里的小气泡，并间歇性地下沉。
研究人员发现，当这些气泡最终触底时，它们都会对月球的核心动力产生重大冲击。钛层位于月球外壳下方，其温度相对较低--远比核心温度2600到3800华氏度之间的温度要低得多。当冰点在下沉后与热核接触时，温度交错会导致磁心对流增加--足以驱动月球表面的磁场与地球磁场相当，甚至更强。
埃文斯说：“你可以把它想象成一滴水打在一个热锅上。有一种非常冷的东西接触到了核心，突然间大量的热量就会释放出来，这就导致了水的翻腾。岩心增加，这会使它断断续续地产生强磁场。"
研究人员说，在月球存在的第一个10亿年中，可能有多达100个这样的下流事件，而且每一个事件都可能产生很强的磁场，持续一个世纪左右。
埃文斯说，间歇性磁模型不仅解释了在阿波罗岩样中发现的磁性特征的强度，而且还解释了阿波罗系列中磁性特征差异很大的事实--其中一些具有强磁性，而另一些则没有。
埃文斯说：“这个模型能够解释我们在阿波罗样本中看到的强度和可变性--这是其他模型所无法做到的。它也给了我们一些时间约束关于这种钛材料的沉没，这给我们提供了月球早期演化的更好的图像。”
埃文斯说，这个想法也很容易检验。这意味着月球上有着一个微弱的磁场，但这些具有高强度磁性的物质却不时地出现在月球上。这一点在阿波罗计划中带回来的月岩上应该很明显。 埃文斯说，虽然阿波罗样本中的强磁性特征像一个疼痛的拇指一样突出，但从来没有人真正关注过那些磁性较弱的样本。
这些微弱的磁性特征和强大的磁性特征样本的存在将给这一新的想法一个很大的推动，这将最终使月球的磁性之谜得以平息。
加安和诺
2024-10-28 广告
