今天的月球是一個靜態的球體，幾乎沒有內部活動；在所有方面看來，它都像是一個死亡、佈滿灰塵的、小石子般的世界。但數十億年前，月球可能是一個充滿活力的地方——真的是這樣。
一項針對尼爾·阿姆斯特朗和巴茲·奧爾德林在阿波羅11號任務期間採集的月球岩石的新研究表明，遠古的月球長期維持著一個發電機——一個對流的流體核心，很像地球的，產生一個全球磁場。這塊岩石的年齡意味著月球發電機在37億年前仍在運轉，大約是月球形成後8億年。
如果月球發電機主要由冷卻熔融內部的自然翻騰提供動力（就像地球的情況一樣），那麼持續時間應該比預期的要短。月球的小核心應該很快冷卻下來，並在數億年內結束任何發電機產生的磁場。因此，研究人員可能不得不探索維持發電機運轉的替代解釋——這些解釋偏離了從地球物理學的角度來思考月球內部的傳統思路。
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麻省理工學院地質學研究生、1月27日《科學》雜誌上一項研究的主要作者艾琳·謝伊說，標準的、類似地球的發電機“本應在37億年前在月球上就已消失殆盡”。“我們必須開始跳出固有思維模式，思考是什麼產生了月球發電機。”
月球曾擁有發電機的最初線索來自許多月球樣本，這些樣本似乎記錄了它們形成時存在的磁場。具體來說，磁場被鎖定在方向相似的金屬顆粒中。但是，其中一些磁性可以用短暫的磁場而不是發電機來解釋。例如，隕石撞擊可以將磁性特徵衝擊到附近的岩石中。
因此，研究人員為了調查月球是否擁有更長久的磁場，尋找在磁場存在下緩慢形成的岩石中編碼的月球古地磁學的證據。這種緩慢冷卻的岩石在很大程度上不會受到凝固期間來來往往的瞬態磁場的影響。謝伊和她的同事們的研究基於1969年7月20日採集的一塊岩石，那天是人類首次“巨大飛躍”到月球表面的日子。該樣本是月球地質歷史早期火山流出的玄武岩，它需要大約兩週的時間才能冷卻——大約是撞擊產生的短暫磁場預期持續時間的10倍。
研究人員使用高解析度磁力儀發現，月球樣本確實是在磁場存在的情況下形成的，甚至可能與今天地球的磁場一樣強。“這個樣本告訴我們的是，月球在某個時候確實擁有一個發電機，”謝伊說。“這個磁場持續的時間比我們之前認為的要長得多。”
2009年謝伊的一些共同作者進行的一項類似的古地磁學研究證明，大約在42億年前存在月球發電機。這恰好是僅靠冷卻內部驅動的類似地球的發電機可能達到的極限。“即使如此，這也並非易事，”加州大學聖克魯茲分校（U.C.S.C.）的行星科學家伊恩·加里克-貝瑟爾說，他是2009年研究的主要作者。
加里克-貝瑟爾說：“這很好，因為這個樣本也非常原始，就像我之前研究的樣本一樣。”他指出，新樣本不僅冷卻緩慢，而且沒有證據表明自最初形成以來受到過沖擊和重新加熱。“它是一個高質量的磁場記錄儀，”加里克-貝瑟爾說。“如果這個樣本確實有任何殘留[磁化]，再加上樣本的原始性質，這表明確實存在發電機。”
支援發電機的證據已經讓足夠多的研究人員相信，他們正在研究是什麼可以在如此長的時間尺度上驅動月球內部的翻騰活動。“在我看來，幾乎不可避免的是，存在一個長壽命的月球發電機，”U.C.S.C.行星科學家弗朗西斯·尼莫說。
他和他的同事去年年底在《自然》雜誌上發表了一項研究，認為地球的引力可能足以調整月球的自轉軸，導致固體的外層和流體的核心以不同的速度旋轉。這可能會攪動月球內部，使發電機一直運轉到大約27億年前。同一雜誌上的另一篇論文指出，大型撞擊也可能足以擾亂月球的自轉，從而為發電機提供能量。尼莫指出，如果是這種情況，發電機的執行將是斷斷續續的。（《大眾科學》是自然出版集團的一部分。）
這項新研究似乎暗示存在某種這樣的機制。“在37億年前驅動傳統的發電機肯定存在困難，”尼莫說。“似乎需要一些更奇特的解釋——比如軌道強迫或撞擊。”