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在国家自然科学基金重点项目(批准号:42030205、42241101)的资助下,中国地质大学(武汉)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多家单位,利用月球陨石开展月球古地磁研究,在月球核心磁场发电机演化研究方面取得进展。相关成果以“月球背面接近零的古磁场表明月球发电机的全球停止(Moon’s farside near‑zero paleomagnetic field suggests a global lunar dynamo cessation)”为题,于2026年9月2日在线发表于《科学进展》(Science Advances)。论文链接:https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adz6195。
月球磁场演化是认识月球内部热过程,以及月球与太阳风、地球磁层长期相互作用演变的关键窗口。现今月球并不存在类似地球的全球性磁场,但月球返回样品和月壳剩磁证据表明月球早期曾经存在由核心磁场发电机产生的全球性磁场。以往研究将月球发电机停止时间限定在约10亿年前。然而支撑该认识的关键样品证据十分有限,仅有两块年龄分别为10亿年和5亿年来自月球正面的阿波罗15号样品。科学界长期争议的焦点在于:月球发电机是约10亿年前全球同步停止,还是在不同区域先后停止,甚至晚期发生重启。要厘清该科学问题,需要获取更多形成于这一时期且来自月球不同区域的岩石样品,以获取可靠的古磁场记录。
月球陨石是月表岩石因小行星撞击溅射进入太空,最终坠落到地球上的岩石。与月球返回样品相比,月球陨石的来源区域更广、样品数量更多。本次研究对象NWA 15528为长石质表土角砾岩,溯源分析表明,该陨石可能来自月球背面长石质高地,内部富含铁镍颗粒,是记录古磁场信息的理想载体,其成岩年龄约7亿年,为约束月球晚期磁场状态提供了珍贵样本。
研究团队综合开展古地磁学、岩石磁学与岩相学分析,借助扫描电镜与电子探针,确认陨石基质中铁镍矿物以铁纹石、马氏体为主;岩石磁学实验表明,这些矿物兼具单畴与多畴特征,能够稳定保存古磁场信息。该陨石在约7亿年前的成岩事件中经历了高于居里温度的热重置,其携带的剩磁能可靠记录当时的月球磁场状态。团队利用高灵敏度超导磁力仪完成系统退磁与古强度测定,测得该陨石记录的古磁场强度仅为0.11±0.21 μT,95%置信区间上限不超过0.32 μT,表明7亿年前月球背面处于接近于零的磁场环境。这一实验结果与阿波罗任务获得的月球正面样品近零磁场记录相互印证,表明月球发电机在约10亿年前已经在全球尺度上停止,且后期并未重启。
该研究为月球晚期内部热演化提供了关键物理证据,也是国际上首次利用月球陨石获得可靠的古磁场强度定量约束,表明月球陨石可以弥补月球返回样品空间覆盖的不足,为完整重建月球磁场演化历史提供了新的研究途径。

图1 7亿年前地月系磁场环境概念示意图。该时期地球内核尚未形成,但地球发电机已在运转,拥有较强的全球性磁场,地球正处于雪球地球冰期;而月球磁场发电机已在全球尺度上完全停止,月表仅残存局部壳源剩磁。月球陨石 NWA 15528来自月球背面高地,记录了约7亿年前月球近零磁场状态的关键信息

图2 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