月球磁场消失之谜

地球有一个全球性的磁场,正是这个磁场保证了地球上能够诞生生命。作为我们的卫星,现在月球上并没有一个全球性的磁场,但是阿波罗飞船也发现月球的一些岩石有被磁化的痕迹,也就是说现在的月球还是有一些局部磁场,同时也表明在过去月球可能是有一个比现在强的多的磁场的,那么远古的月球磁场是如何消失的呢?

科学家通过研究月球地壳和岩石中残留的磁场强度,确认这些磁场是在4到35亿年前形成,其磁场强度和地球相当。

上图显示了月球核心是如何产生磁场。图片来源:HernánCañellas,由Ben Weiss提供
上图显示了月球核心是如何产生磁场。图片来源:HernánCañellas,由Ben Weiss提供

对于远古月球磁场的成因,有如下几种假说:

1、类似地球磁场的核心熔融金属产生磁场

这个是目前最流行的一种假说,月球形成以后,就和地球一样,也有地壳地幔地核之分,比如我们地球就是由炙热的地核产生的磁场,所以月球也可能是这样的。

但是后来随着月球逐渐冷却下来,磁场也就慢慢消失了。

2、陨石撞击产生的等离子云产生的磁场

科学家发现月球残余磁场的强度和分布很不均匀,于是一些科学家又提出了另外一种月球磁场假说。

现存的月球磁场大多分布于月球上的一些大型陨石坑附近。科学家通过模拟发现,如果陨石的撞击速度比较大(大约10公里/秒)的话,就能够在撞击后形成一片等离子云,这些等离子云也会导致月球岩石被磁化。

但是目前这个假说基本上被淘汰了,因为科学家发现,这些等离子云能够维持的时间很短(大约5分钟),而且等离子云产生的磁场只能维持一天左右就会消失了,虽然也可能会磁化一些岩石和月球地壳,但是应该不是月球残留磁场的主要来源。

碰撞后的等离子体流(左)和磁场演化模型。
碰撞后的等离子体流(左)和磁场演化模型。

当然,后来也有一些科学家对这种假说进行了一些补充,等离子云形成以后并不会那么快消失,而是和太阳风发生了作用,太阳风会对等离子云磁场产生加强作用,并将磁场感应到月球地壳中去。

对于上面的两种假说,目前科学家更倾向于第一种假说,针对第一种假说中的月球核心较弱的问题,科学家后来也做了研究,又提出了新的补充。

月球核心虽然比地球小很多,但是我们知道其实我们的地球地核是一个固体,而我们地球的磁场是由外核产生的。所以虽然月球的核心很小,但是它以前并不存在一个很大的固体核心,其核心大部分也是处于熔岩状态的,所以也就能够产生磁场了。

但是后来随着月球核心的冷却,磁场也就消失了。当然现在残留的月球磁场有一部分确实是来自这个古老磁场的残余,也有一部分确实是由撞击产生的等离子云造成的。

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