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《Nature Astronomy》：新研究為月球的磁性之謎提出新解釋
（神秘的地球uux.cn報道）據cnBeta：1968年至1972年的NASA阿波羅計劃期間返回地球的巖石提供了大量關于月球歷史的信息，但它們也是研究一個持久之謎的來源。對這些巖石的為月分析顯示，一些巖石似乎是磁性在強磁場的存在下形成的--一個跟地球的磁場強度相當的磁場。但不清楚一個月球大小的提出天體是如何產生那么強的磁場的。
現在，新新解由布朗大學地質科學家領導的研究研究為月球的磁性之謎提出了一個新的解釋。這項發表在《Nature Astronomy》上的為月研究表明，通過月球地幔下沉的磁性巨大巖石構造可能產生了那種產生強磁場的內部對流。研究人員稱，提出這些過程可能在月球歷史的新新解頭十億年里產生了間歇性的強磁場。
布朗大學地球、研究環境和行星科學助理教授Alexander Evans說道：“我們對行星核心如何產生磁場的為月一切思考告訴我們，像月球這樣大小的磁性天體不應該能產生像地球一樣強的磁場。但與其考慮如何在數十億年內持續為一個強磁場提供動力，提出也許有一種方法可以間歇性地獲得高強度的磁場。我們的模型顯示了這種情況如何發生，它與我們對月球內部的了解是一致的。”他跟斯坦福大學的Sonia Tikoo同為這項研究的論文作者。
行星體通過所謂的核心動力裝置產生磁場。緩慢消散的熱量導致行星核心中熔融金屬的對流。導電材料的不斷攪動是產生磁場的原因。這就是地球的磁場--它保護地球表面免受太陽最危險的輻射--的形成過程。
然而現在的月球缺乏磁場，其核心的模型表明，它可能太小了且缺乏對流力，無法產生一個持續的強磁場。為了使一個核心有一個強大的對流攪動，它需要耗散大量的熱量。Evans稱，在早期月球的情況下，圍繞地核的地幔并不比地核本身冷多少。因為地核的熱量沒有地方可去，所以地核中沒有多少對流。但這項新研究顯示，下沉的巖石如何提供了間歇性的對流動力。
這些下沉的石頭的故事始于月球形成后的幾百萬年。在其歷史的早期，月球被認為是被熔巖的海洋所覆蓋。隨著巨大的巖漿海洋開始冷卻和凝固，橄欖石和輝石等比液態巖漿密度大的礦物沉到了底部，而正長巖等密度較小的礦物則漂浮起來，形成了地殼。剩余的液態巖漿富含鈦以及釷、鈾和鉀等產熱元素，因此它需要更長的時間來凝固。當這個鈦層最終在地殼下方結晶時，它的密度比它下面早期凝固的礦物要大。隨著時間的推移，鈦層通過下面密度較小的地幔巖石下沉，這一過程被稱為重力傾覆。
在這項新研究中，埃文斯和Tikoo模擬了這些鈦形成物如何下沉的動態過程以及它們最終到達月球核心時可能產生的影響。基于對月球目前的組成和估計的地幔粘度的分析表明，這些形成物可能會分成直徑為60公里的小塊并在約10億年的時間里間歇性地下沉。
研究人員發現，當這些圓球最終觸底時，它們會給月球的核心動力帶來巨大的沖擊。由于棲息在月殼之下，這些鈦形成物的溫度相對較低--遠遠低于月核的估計溫度，即華氏2600至3800度之間。當冷卻的斑塊在下沉后跟熱的核心接觸時，溫度的不匹配將推動核心對流的增加--足以推動月球表面的磁場，其強度甚至比地球的磁場還要強。
Evans稱：“你可以把它想成有點像一滴水碰到了一個熱鍋。你有一個非常冷的東西接觸到核心，突然間大量的熱量就會涌出。這導致核心的攪動增加，這給你提供了這些間歇性的強磁場。”
研究人員指出，在月球存在的頭十億年里，可能有多達100次這樣的下沉事件，而每一次都可能產生一個持續一個世紀左右的強磁場。
Evans表示，間歇性磁性模型不僅解釋了在阿波羅巖石樣本中發現的磁性特征的強度，而且還解釋了磁性特征在阿波羅系列中差異很大的事實--一些有強烈的磁性特征，而另一些沒有。“這個模型能夠解釋我們在阿波羅樣本中看到的強度和變化性--這是其他模型無法做到的。它還為我們提供了一些關于這種鈦材料創始的時間限制，這使我們對月球的早期演變有了更好的了解。”
另外，他還表示，這個想法也是相當可測試的。它意味著月球上應該有一個弱磁背景，被這些高強度的事件所打斷。這在阿波羅系列中應該是很明顯的。Evans稱，雖然阿波羅樣本中的強磁性特征像一個大拇指一樣突出，但較弱的特征卻沒有得到關注。
那些弱信號和強信號的存在將給這個新想法帶來巨大的推動力，這可能最終使月球的磁性之謎得到解決。