月球的磁場為什麼會消失?

月球的磁場持續了10億年,然後消失了,地球呢?


不了解進展,回憶一下教科書內容,月球目前有很弱的非雙極磁場,主要來自月殼,有可能是和碰撞過程有關;大概就是地球的雙極磁場來自地球中心對流鐵核的「發動機」,而月球雖然有一個鐵核,但是也許不夠大,不足以形成足夠強度的雙極磁場

不過我也很好奇題主問的這個「消失」過程,粗略搜索一下,發現:

1)月球過去曾經有過和地球一樣強的磁場,而且很可能是內部起源的:

參考:Weiss Tikoo 2014, Science:

http://science.sciencemag.org/content/346/6214/1246753

"Remnant magnetization in lunar rock and crust samples indicates that
substantial fields existed billions of years ago. Weiss and Tikoo review
how modern magnetic studies have established that these fields were
powered by a magnetic dynamo that lasted from 4.2 to 3.56 billion years
ago. However, the possible mechanics behind the dynamo, such as mantle
precession or core crystallization, remain under investigation. "

大意就是說,在42億年到36億年前,月球是有內部的發動機形成較強的磁場的,但是這個發動機的機制是什麼,是月幔的進動 (月幔和月核不繞一個自轉軸轉動)還是月核的晶體化(這個就不懂了,勉強翻譯一下)尚不清楚,為什麼停止產生磁場了也不是很清楚

2)2011年的時候一篇Nature文章介紹了如何用月幔進動機制解釋月球磁場的產生和消失,似乎到現在也還是比較受歡迎的理論:

參考:Dwyer, Stevensen, Nimmo 2011, Nature

http://www.nature.com/nature/journal/v479/n7372/full/nature10564.html

"...continuous mechanical stirring arising from the differential motion,
due to Earth-driven precession of the lunar spin axis, between the solid
silicate mantle and the liquid core beneath.
We show that the fluid motions and the power required to drive a dynamo
operating continuously for more than one billion years and generating a
magnetic field that had an intensity of more than one microtesla 4.2
billion years ago are readily obtained by mechanical stirring. "

由於地球引力的潮汐作用,月球的固態硅為主的月幔和內部液態金屬月核之間存在較差運動,即不按照一個自轉軸運動;這種進動效應會引起對月核的持續地「攪動」作用 (stir),似乎足夠來驅動月核「發動機」產生一個可以維持了4億年以上的磁場

"...The magnetic field is predicted to decrease with time and to shut off
naturally when the Moon recedes far enough from Earth that the
dissipated power is insufficient to drive a dynamo."

然後,同樣是由於潮汐摩擦作用的影響,地月距離再增大,地球潮汐力作用減弱(畢竟是和距離的三次方成反比),不再足以產生足夠強的較差運動以驅動發電機,導致月球磁場減弱到現在的狀態


個人知識不足以鑒別理論是否可靠,以及是否有更新的理論,拋磚引玉,僅供參考


因為質量。我拿月球,火星和地球做比較。
月球質量最小,內部能源已近於枯竭並逐漸冷卻固化,在31億年前就停止了岩漿與火山活動和構造運動,全球性偶極子磁場消失,月球是一個演化極不充分的天體。
火星質量略大,經過46億年的演化歷程,沒有發育產生板塊構造,大約在10億年前基本停止了較大規模的構造運動,岩漿與火山活動,全球性的偶極子磁場演化成多極子的區域性磁場,火星是一個演化不充分的行星。
地球的質量最大,內部能量的產生和積累能提供現今板塊活動、岩漿與火山運動、地震活動和地表熱流的需要,具有全球性偶極子磁場,地球是一個演化最充分的行星。

以上內容摘自歐陽自遠的文章。歐陽自遠,中國科學院院士,世界著名天體化學家和地球化學家,中國繞月探測工程首席科學家。文章摘自《科學世界》2011年第一期


同一塊大磁鐵和小磁鐵對比一樣。


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