月球漩涡可能被看不见的岩浆磁化

月球漩涡是月球表面的浅色、弯曲的现象，明亮到用后院望远镜都可以看到。有些人认为它们看起来像抽象画中的笔触。但这些不仅仅是艺术上的点睛之笔：美国宇航局的图像显示，一些月球漩涡的卷须延伸了数百英里。

这张来自美国宇航局月球勘测轨道器(LRO)的照片展示了月球漩涡雷纳伽马，它是一片明亮的光斑，位于原本漆黑的风暴洋中。虽然用后院望远镜就可以看到，但从​​LRO的轨道上拍摄的照片却显示出延伸数百公里的卷须状结构。

这张来自NASA月球勘测轨道器(LRO)的图片展示了月球漩涡雷纳伽马，这是一片明亮的光斑，位于原本漆黑的风暴洋中。虽然从后院望远镜中可以看到，但LRO的轨道视图显示了延伸数百公里的卷须。图片来源：NASA/戈达德太空飞行中心/亚利桑那州立大学

月球漩涡很难用简单的方法解释，但最近的建模和航天器数据揭示了这一曲折之谜。数据显示，漩涡中的岩石被磁化，这些岩石会偏转或改变不断轰击月球的太阳风粒子的方向。附近的岩石会代替它们受到撞击。随着时间的推移，邻近的岩石会因碰撞引起的化学反应而变暗，而漩涡则保持浅色。

但月球漩涡中的岩石是如何被磁化的呢?如今月球没有磁场。至今还没有宇航员或探测器访问过月球漩涡进行调查。

“撞击可能导致此类磁异常，”华盛顿大学圣路易斯分校艺术与科学系地球、环境和行星科学副教授迈克尔·J·克劳钦斯基(MichaelJ.Krawczynski)表示。他指出，陨石会定期将富含铁的物质带到月球表面的某些区域。“但有些漩涡我们并不确定撞击如何能形成这种形状和大小的物质。”

克劳钦斯基认为，更有可能的是，有其他物质在局部磁化了这些漩涡。

“另一种理论认为，地下有熔岩，在磁场中缓慢冷却，从而产生磁异常，”克劳钦斯基说，他设计了实验来验证这一解释。他的研究结果发表在《地球物理研究杂志：行星》上。

Krawczynski和该研究的第一作者、最近获得艺术与科学学院地球、环境和行星科学博士学位的YuanyuanLiang测量了不同组合的大气化学和岩浆冷却速率对一种名为钛铁矿的矿物的影响，以观察它们是否会产生磁化效应。

“地球岩石很容易被磁化，因为它们里面通常含有少量磁铁矿，这是一种磁性矿物，”克劳钦斯基说。“许多针对磁铁矿的陆地研究并不适用于月球，因为月球上没有这种超磁性矿物。”

但克劳钦斯基和他的团队发现，月球上丰富的钛铁矿也能发生反应，形成铁金属颗粒，在适当的条件下可以被磁化。

“我们研究的较小晶粒似乎能产生更强的磁场，因为与较大晶粒相比，较小晶粒的表面积与体积之比更大，”梁说。“由于暴露的表面积更多，较小晶粒更容易发生还原反应。”

“我们的模拟实验表明，在月球条件下，我们可以制造出所需的可磁化材料。因此，这些漩涡可能是由地下岩浆引起的，”克劳钦斯基说，他是该大学麦克唐纳空间科学中心的教员。

确定月球漩涡的起源被认为是了解哪些过程塑造了月球表面、月球磁场的历史，甚至行星和卫星表面如何影响周围太空环境的关键。

这项研究将有助于解释未来月球任务获得的数据，尤其是那些探索月球表面磁异常的任务。NASA打算在2025年将一辆探测车送往月球漩涡区雷纳伽马，作为LunarVertex任务的一部分。

“如果你要用我们描述的方法制造磁异常，那么地下岩浆就需要含有高钛，”Krawczynski说。“我们已经在月球陨石和阿波罗号月球样本中看到了这种反应产生铁金属的迹象。但所有这些样本都是地表熔岩流，我们的研究表明，地下冷却应该会大大增强这些金属形成反应。”

目前，他的实验方法是检验有关看不见的熔岩如何驱动神秘月球漩涡的磁效应的预测的最佳方法。

“如果我们能钻下去，我们就能知道这种反应是否正在发生，”克劳钦斯基说。“那会很棒，但目前还不可能。现在，我们只能停留在表面。”