地大新闻网讯（记者 王俊芳）近日，我校地球物理与空间信息学院王华沛教授古地磁与行星磁学团队，联合北京大学、中国科学院地质与地球物理研究所等单位，利用一块来自月球背面的陨石，证实月球发电机约在10亿年前全球性停止（图1），且此后从未重启。相关成果以《月球背面接近零的古磁场表明月球发电机全球性停止》为题，发表于国际知名期刊《科学进展》。
图1：7亿年前，地球拥有核心磁场发电机，而月球背面只有微弱的壳剩磁
什么是“月球发电机”？简单说，地球地核中流动的液态金属会产生电流、形成磁场，科学家把这套“自产磁场”的机制叫作发电机。磁场像一把巨大的保护伞，能挡住来自太阳的高能粒子。今天的月球并不存在类似地球的全球性磁场，但月球返回样品显示月球岩石里有残留的磁性，表明月球早期曾拥有发电机磁场。
此前的研究将月球发电机停止的时间限制在约10亿年前。然而，这一结论所依赖的关键证据相当有限，只有两块来自月球正面的阿波罗15号样品，年龄分别约10亿年和5亿年，很难判断10亿年前的停摆是全球同步发生，还是不同区域先后停止，甚至后来又短暂重启。要回答这个问题，需要更多来自月表不同区域、形成于这一时期的样品。
月球陨石恰好补上了这块拼图——它们是月球表面的岩石被小行星撞击抛射进太空、最终坠落到地球的“信使”，数量更多、来源更广。本研究的样品、月球陨石NWA 15528 (图2)是一块来自月球背面长石质高地的表土角砾岩，形成于约7亿年前。它内部富含的铁镍颗粒以铁纹石和马氏体为主，堪称记录磁场信息的“微型录音机”。
图2：月球采样点分布与 NWA 15528 陨石样品。该陨石为长石质表土角砾岩，暗色细粒基质中嵌有浅色长石质矿物碎屑。目前大部分月球返回样品均来自正面，NWA 15528 的潜在源区（黄色区域）主要分布在月球背面且远离所有返回样品区域。
团队通过扫描电镜与电子探针确认了颗粒成分，岩石磁学研究表明，这些铁镍颗粒兼具单畴与多畴特征，具备稳定记录古磁场的能力。更关键的是，这块陨石在约7亿年前的角砾岩化事件中经受了充分的热重置，温度超过铁镍矿物居里点，因此它记录的剩磁，可以明确对应7亿年前月球的磁场环境。
在此基础上，团队利用高灵敏度超导磁力仪开展系统的退磁与古强度测定（图3）。结果显示，这块陨石记录的古磁场强度仅为0.11±0.21微特斯拉，95%置信区间上限不超过0.32微特斯拉表明其形成于接近零的磁场环境。
图3：NWA 15528 的古地磁与磁场古强度实验结果。退磁分析显示样品未记录到稳定的原生剩磁组分（A、B），其低矫顽力分量的交变退磁稳定性最接近于 8 mT 下的等温剩磁（C）。计算得到的磁场古强度接近于零（D）。
这个来自月球背面的“近零”记录，与阿波罗样品在月球正面的近零结果相互印证，说明月球发电机约10亿年前已全球停止，且再未启动，为约束月球晚期的内部热演化提供了关键物理证据（图4）。这也是国际上首次从月球陨石中成功获取古强度数据，证明陨石能弥补返回样品空间覆盖的局限，为重建月球磁场演化历史开辟了新途径。
据研究团队介绍，月球磁场演化大体经历三个阶段：早期可能由热对流等驱动的“强发电机”，中期由进动等维持的“弱发电机”，最终在约10亿年前全球性停止。
图4：月球磁场古强度随时间的演化。月球磁场发电机经历了三阶段演化，早期可能由热对流等驱动（强发电机），中期可能由进动等维持（弱发电机），最终在约10亿年前全球性停止。
论文第一作者蒋学龙硕士毕业于我校，现为北京大学地球与空间科学学院博士研究生，在我校王华沛教授指导下开展本项研究；中国科学院地质与地球物理研究所苏菲高级工程师为共同第一作者，王华沛教授为通讯作者。研究得到国家自然科学基金等项目资助。
论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adz6195
（审稿 陈华文）
