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嫦娥五号,你干啥去?

发布者: Ienfamily | 发布时间: 2020-11-26 14:46| 查看数: 80| 评论数: 0|


                               
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来源:中科院地质地球所(ID:dizhidiqiusuo)


                               
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那当然是采样返回了。

月球虽小,其质量也有7.349x1022千克,目前采集的月壤样本总共不过大半吨,相当于只在月球几个有限的着陆点上“叮”了几口而已。要用这么一点月壤,来分析相差超过20个数量级的月球,实在可说是“管中窥豹,时见一斑”。

然而科学家最擅长的事情之一,就是“见微知著”。窥豹之管,如果精心选择,很有可能直指其要害;多管齐下,如果角度充分全面,很有可能还原其真容。

以前,都是美苏两国“管中窥月“。今天,轮到我们:


                               
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总的来说,分析月壤(Lunar Regolith),就像分析地球的矿石样本一样,可以了解样品的物质组成、成岩环境、剩余磁场和其地质年代等信息。进而,借助这些信息,我们还可以推测样品对应月球区域形成时的温度、物质、磁场和时间信息。联系多个样本,就可以大致推测整个月球的形成和演化信息。

尤其是磁场信息——这并非是我作为一名主要研究空间磁场的学生的自卖自夸,而是真的很迷人,很有可能有大发现。近几十年的研究人员,越来越重视月球古磁场的研究。


                               
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美国Lunar Prospector任务测绘的月球磁场分布图。这种在轨测量的磁场数据的时间和空间分辨率都很不足

磁场跟温度、物质成份这些信息有本质的不同——他是四大基本力之一的电磁力的直接显现,是物质演化过程中的决定性作用,他还是一种长程力,磁场的影响范围远远大于温度和化学分布,可以说,整个星球的磁场都是一个整体。地球的古磁场可以反映地球整体,包括地核的演化信息,月球古磁场同样可以反映月球整体和月球内核的演化信息。

通过分析阿波罗17号的月壤样本,近些年科学家发现,月球在形成初期,也即40亿年前,是很可能具备磁场的。这个磁场很可能比地球磁场还要强——那是不是说明,那个时候的月球也有着类似地球的磁层结构?甚至还有着类似地球的磁场动力机制?


                               
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早期月球的磁场与地球磁场耦合,还可能帮助地球抵御了太阳风磁场(太阳在两张图的左边)(Green,2020)

我们现在猜测,一颗岩石行星具有内生的磁场,主要原因是其内核没有冷却,有汹涌的湍流激励出磁场。但是月球就有些蹊跷了——月球的磁场在消失前,似乎有两个阶段。第一个阶段很强,第二个阶段虽然弱,但也维持了很长时间,才走向消亡。这样两个阶段的磁场有什么不同呢?


                               
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月球两个阶段的磁场。第一个阶段可能大约有50μT,与地球相当,持续了约10亿年;第二个阶段有5μT,也持续了约10亿年。(Green,2020)

这毕竟是少量岩石样本给出的信息,我们不能排除样品本身的特殊性或者其它污染造成的影响。所以,带回更多的样品进行研究,就十分必要了。

月壤作为可以预见的将来的重要科研材料,用途远不止于此。谁能掌握它,谁就可以掌握科研的第一解释权。


                               
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2024年,美国计划重返月球的Artemis计划,

也要带回月球岩石样本

所以,让我们热烈欢送嫦娥五号,并衷心祝愿她顺利归来!


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