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月球为什么还有磁场?什么原因维持这么久


2017/8/17  编辑:小白 来源:ARP联盟

早期的月球专家表示, 月球的磁场很弱或根本没有磁场, 而月岩的样品显示它们被很强的磁场磁化了。 这对NASA的科学家们又是一次冲击。 因为他们以前总是假设月岩是没有磁性的。 这些科学家再也不能够解释这些强磁场的来源。  

耗时三十年终于搞清月球磁场为什么消失

就在对美国(美利坚和众国)阿波罗号宇航员从月球上带回的岩石的研究中, 科学家们发现, 月球周围的磁场强度不及地球磁场强度的1/1000, 月球几乎不存在磁场。 但是, 研究表明, 月球曾经有过磁场。 后来不知道为什么竟奥秘地消失了。 宇宙天体都有磁场, 为什么偏偏月球几乎没有磁场呢?为了解开这个谜, 美国科学家用了长达三十年的时间。 当前最新一期英国《自然》杂志向人们揭开了这个谜底。

月球磁场从其诞生之后的5—10亿年现在开始, 直至36-39亿年期间, 是有磁场的。 但是, 当它出现了6—9亿年之后, 磁场却突然消失了。 地球的磁场起源于地球内部的地核, 科学家认为, 地核分为内核和外核, 内核是固态的, 外核是液态的。 它的粘滞系数很小, 能够迅速流动, 产生感应电流, 从而产生磁场。 也就是说, 所有的行星其磁场都是可以通过感应电流作用才产生的。

但是, 对月球表面岩石的分析结果告诉人们, 月球不存在可以能够产生感应电流作用的内核。 相反, 所有的证据告诉人们, 月球的表面是一个已经溶解的外壳, 是由流动的熔岩流体形成的“海”, 后来因冷却变成了现在这副模样。 最先, 几乎所有的天文学者都以为人类在月球上去寻找到了海, 其实月球上发暗的部分, 正是熔岩流体冷却形成的。 那么, 磁场到底是从哪里产生的呢?美国加利福尼亚大学地球行星系的思德克曼教授率领的物理学专家组针对这一专题来进行了三维模拟试验。 经试验, 他们终于得出了结论。 据该小组介绍说明:体轻且流动的岩石, 形成了熔岩的“海洋”, 它们在从下面漂向月球表面的时候, 在其表面之下残留了大量的类似钍和铀一样的重放射性元素。 这些元素在崩溃时放出大量的热, 这些热量就像电热毯一样, 加热了月球的内核。 被加热的物质与月球的表面形成对流, 从而产生了感应电流作用。 此时, 也就产生了月球磁场。 但是, 当放射性元素崩溃超越一定时点时, 对流现象中止, 于是感应电流作用也随之消失。 正是由于这样的变化, 才最后导致月球磁场的消失。

 
 
来自麻省理工学院、罗格斯大学(Rutgers University)和加州大学柏克莱分校的美国研究人员发现, 阿波罗15号太空人带回的月球岩石样本测量到大约5微特斯拉(microtesla)的磁场。

 

月球为什么还是有磁场?什么原因维持这么久

 

在大约45亿年前, 地球标记I (Earth Mark I)与一颗火星大小的天体发生大规模碰撞之后, 月球也有熔化的内部物质, 足够的滚动和搅动使得它具有高达70微特斯拉相对强的磁场。

 

随着时间过去, 当月球冷却时, 它的磁场减弱。 当阿波罗号太空人在将近半个世纪前测试月球表面时, 他们发现月球的磁场差不多是零, 大约比地球低1百倍。

 

为什么月球磁场存留这么久还是一个谜。 大约在碰撞后的35.6亿年前, 月球的磁场处于尖峰强度, 之后在大约4亿年后, 开始衰减到大约4微特斯拉。

 

月球为什么还有磁场?什么原因维持这么久

 

奇怪的是, 它的熔岩核心应该在大约50亿年前就被封闭起来。 但有些东西会一直不断让它维持现状。

 

麻省理工学院研究员Benjamin Weiss说:“行星磁场藉由移动的液态金属来产生的概念, 真的是一个只有几十年的想法。 ”

 

不断的陨石撞击, 有可能在给予月球更多的热能方面发挥很小的作用, 然而太空岩石的密集撞击, 在35.6亿年前就已经显着地变得平静。

 

第二个想法认为, 月球在更接近地球时, 它的“摇晃”就越多, 一直维持内部的晃动, 直到它远离地球。

 

月球为什么还有磁场?什么原因维持这么久

 

另一种可能性是, 来自于它的核心的矿物质的结晶化所产生的热度上升, 可能已经足以维持对流翻转, 来回推动这些带电粒子到足以产生磁场。

 

在这项最新研究中, 这些科学家采用阿波罗15号的玄武岩样本。 这些样本来自于月球北半球的雨海(Mare Imbrium)东部内一个陨石坑边缘, 年代大约是33亿年前。

 

这些玄武岩包含了玻璃碎片, 这些玻璃碎片是大约在10亿到25亿年前, 在月球附近的陨石撞上月球所造成的。

 

这些碎片熔化, 然后迅速冷却, 使得铁原子在任意一个可能的磁场反应影响下重新排列。

 

磁力测试显示, 尽管时间过去, 仍然有微弱但非零的磁场存在。

 

月球为什么还有磁场?什么原因维持这么久

 

这项发现暗示月球一定有两个机制来为它的发电机提供动力, 一个在月球年轻的时候, 有些东西延长了磁场的产生更长久。

 

到就在目前为止, 核心假说的缓慢结晶化似乎是最受欢迎的, 但有请求需要更多的研究来更好地判断月球核心的组成。

 

Tikoo说:“每当我们我自己研究可能在适居地区的系外行星或系外行星的卫星时, 我们可以把磁场考虑为可居住的重要因素。 ”

 

这项研究发表在科学进展期刊(Science Advances)。

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