预计几年后，美国宇航局将自阿波罗时代（1969-1972）以来首次将宇航员送上月球。作为阿耳忒弥斯（Artemis）计划的一部分，长期目标是为＂持续的月球探索计划＂创建必要的基础设施。同时，这也将为月球研究提供深远的机会，并可能导致关于月球的形成和演化的新发现。 特别是，科学家们希望能调查清楚月球是否曾经有磁层，这一长期存在的谜团。为了预测科学家们可能会发现什么，由罗切斯特大学（University of Rochester）领导的一个国际地球物理学家小组检查了阿波罗号宇航员带回的月球材料样本。根据这些样本的组成，研究小组确定月球曾短暂拥有过＂发电机＂。 这项研究是由约翰·a·塔都诺（John A. Tarduno）领导的，他是地球物理学教授、罗切斯特大学艺术、科学与工程研究系主任。来自罗彻斯特大学地球与环境科学系、行星科学研究所（PSI）、密歇根理工大学（MTU）、日本地质调查局以及美国、英国、加拿大和法国的大学的研究人员也加入了他的行列。 上图：罗彻斯特大学的科学家测试的月球玻璃样品，是在美国宇航局1972年阿波罗16号任务期间收集的。 为了他们的研究，研究小组检查了来自一个年轻的撞击坑（大约200万年）的月球玻璃样本。这种撞击导致月球表面的物质与地幔中的物质混合，这些物质可以追溯到月球形成后不久（大约45亿年前）。在过去，对月球岩石的检查显示出类似地球的强磁化迹象，这表明它暴露在磁场中。 就地球而言，我们的行星磁场（又名磁层）是地球核心深处的地球＂发电机＂的结果。 这是由熔化的外核围绕固体内核的运动产生的，它产生构成地球磁场的强大电流。 一段时间以来，科学家们已经了解到，我们的磁场在维持地球宜居性方面所起的重要作用。 如果没有这个磁场，我们星球的表面将受到大量太阳辐射和宇宙射线的轰击。 此外，与来自太阳的带电粒子（太阳风）的相互作用，会在亿万年的过程中慢慢剥离我们的大气层（这就是在火星上发生的事情）。 虽然，今天的月球没有磁场可言，但它曾经有过，这就提出了它存在多久的问题。 此外，就月球的大小和质量而言，科学家们还有许多尚未解决的问题。正如约翰·a·塔都诺教授最近发布的一篇文章中解释的那样：＂这是月球磁场的一个新范例。自从阿波罗计划以来，人们一直认为，在大约37亿年前，月球的磁场和地球的磁场一样强，甚至比地球的磁场还要强。 事实上，月球的核心非常小，很难驱动那样的磁场。另外，之前记录高磁场的测量不是使用加热实验进行的。他们使用了其他可能不能准确记录磁场的技术。＂ 上图：月球玻璃的子样品被放置在2 × 2毫米的石英方形管(插入)中，然后使用实验室的超导量子干涉装置(SQUID)磁力计进行分析。这些结果提供了关于月球土壤的信息，并可能为新一轮的月球实验提供信息。 多年来，约翰·a·塔都诺教授一直是古地磁学领域的领导者，地球物理学家在该领域研究地球磁场的发展，以更多地了解行星演化、环境变化以及它们之间的相互关系。 使用二氧化碳 (CO2) 激光器，塔都诺和他的团队在短时间内加热月球玻璃样品，然后使用高灵敏度的超导磁力计测量它们的磁信号。 这使他们能够在不改变磁化强度的情况下，获得更准确的磁化读数，这可能是过去的一个干扰因素，并导致了误导性的结果。 不幸的是，研究人员认为他们获得的读数可能是陨石或彗星撞击的结果，而不是磁场。 同样，他们对其他样本的检查表明，它们有可能记录到类似核心发电机的强磁场。 然而，这些样本没有显示出任何磁化，这是另一个迹象，表明月球从来没有一个长期存在的磁场。塔都诺教授说道：＂月球样本的一个问题是，其中的磁性载体很容易改变。 通过用激光加热，我们的测量结果没有任何改变的迹象，因此我们可以避免人们过去可能遇到的问题。 如果月球上有磁场，我们研究的样本应该都获得了磁化，但它们没有。 月球没有持久的核心发电机这一点非常确凿。＂ 上图：一项新的研究表明，月球液态金属核(内部的红色球体)中的发电机产生的磁场，比我们想象的要早10亿年。 这些结果与麻省理工学院地球、大气和行星科学部之前领导的研究相矛盾。在之前的研究中，阿波罗15号任务收集的月球岩石分析表明，月球在10亿年和25亿年前就有磁场。在此之前，科学家们推测月球的磁场在其形成后大约10亿年（约在30亿到35亿年前）消失了。 这些发现对我们理解月球的组成和演化意义重大。如果没有磁场的保护，月球将很容易受到太阳风的影响，太阳风可能会导致挥发性化合物植入月球土壤。其中包括碳、氢、水，还有像氦3这样的化合物，这些化合物在地球上并不丰富。塔都诺教授说：＂我们的数据表明，我们应该看到氦3估值的上限，因为缺乏磁屏蔽意味着更多的太阳风到达月球表面，导致氦 3 的储层比人们之前想象的要深得多。 有了我们研究提供的背景，科学家们可以更恰当地思考下一组要进行的月球实验。 这些实验可能侧重于当前的月球资源以及我们如何使用它们，以及被困在月球土壤中的历史记录。＂ 上图：阿耳特弥斯任务中的宇航员在月球表面进行研究的插图。 当宇航员开始在月球表面进行长期停留时，他们将需要依靠当地的冰源和其他资源来支持他们的操作，这一过程被称为原位资源利用 (ISRU)。 这项研究可以帮助为实地研究、基本基础设施的创建和满足电力需求提供信息。 例如，氦- 3（Helium-3）目前用于医学成像和低温学，有朝一日可以用作聚变反应堆的燃料。 短暂存在的磁层，也意味着月球表面有更全面的太阳风排放记录。 这可以让科学家通过检查不同深度的土壤，来重建太阳活动和太阳演化的记录。 最近发表在《科学进展》(Science Advances）杂志上的一项题为《月球古磁层的缺失》(Absence of a long-lived lunar palemagnetosphere）的研究详细描述了该团队的发现。 如果朋友们喜欢，敬请关注＂知新了了＂！
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