45亿年前，地球还是一个充满危险和高温的星球，太阳的剧烈辐射不断轰击着我们年幼的家园。这些来自太阳的强烈耀斑和日冕物质抛射对地球的大气层构成了巨大威胁。带电粒子流——太阳风，使得地球面临着不适合生命生存的环境。但就在这个关键时刻，一个邻近的天体可能为地球提供了至关重要的保护。
美国国家航空航天局（NASA）在《科学进展》杂志上发表的一项研究指出，这个保护地球大气层的天体正是月球。
“月球似乎为地球抵御太阳风提供了一个实质性的屏障，帮助地球维持了其大气层。” NASA首席科学家、该研究的主要作者吉姆·格林(Jim Green)表示，“随着NASA的阿耳忒弥斯项目即将送宇航员重返月球，我们期待能够对这些发现进行更深入的研究。阿耳忒弥斯项目将带回月球南极的关键样本。”
月球简史按照主流理论，月球的形成可以追溯到大约45亿年前，当时地球还不足1亿岁。一颗名为忒亚(Theia)的火星大小物体与原始地球相撞，产生的碎片凝聚成月球，其余残余物质则融入地球。由于这次碰撞，地月系统形成了稳定的引力关系，从而稳定了地球的自转轴。那时的地球自转速度更快，一天仅有5个小时。
月球在早期与地球的距离相对较近。由于月球的引力作用，海洋中的水分子被轻微加热，并逐渐远离地球，导致月球以每年1.5英寸的速度逐渐远离地球。经过数十亿年，这种渐进的过程使得月球与地球的距离达到了现在的23万8千英里，而40亿年前这个距离仅为现在的三分之一。最终，月球进入了潮汐锁定的状态，这意味着地球上的观测者只能看到月球的一面。
以往，物理学家认为月球不可能拥有持久的全球磁场，因为其核心相对较小。然而，正如我们所知道的，地球的磁场在两极附近形成了美丽的极光。这些磁场不仅起到了视觉美化的作用，更重要的是，它们构成了围绕地球的磁层，起到了防护屏障的作用。
通过对阿波罗任务期间收集的月球表面样本的研究，科学家们发现了证据表明月球也曾拥有过自己的磁层。这些保存了数十年的样本最近经过现代技术分析，为这一理论增添了更多证据。
像地球一样，月球内部的热量也促使铁在其内部深处流动，形成了磁场。但由于月球体积较小，铁的流动并没有持续很长时间。
“这就像从烤箱取出烤蛋糕，它还在冷却中。” 格林说，“天体的质量越大，冷却所需的时间就越长。”
磁屏蔽效应这项新的研究利用计算机模型模拟了约40亿年前地球和月球磁场的演变。研究建立了一个模型，用于观察两个天体在各自轨道上的磁场行为。
研究显示，在某些时期，月球的磁层可能成为地月系统面对强烈太阳辐射的屏障。根据该模型，地球和月球的磁场在各自的极区产生了磁性连接，这有助于阻挡高能太阳风粒子侵入大气层。
同时，地球和月球之间也存在大气交换现象。来自太阳的极端紫外线能够剥离地球高层大气中中性粒子的电子，使其带电，并沿着月球的磁场线移动到月球上。这可能是月球在古代能够保持稀薄大气层的原因之一。在月球岩石中发现的氮元素支持了这一假设，即地球富含氮气的大气层可能曾促进了月球的古代大气及其地壳的形成。
计算表明，地球和月球共享的磁场可能在41亿至35亿年前一直存在。
“了解月球的磁场历史不仅助于揭示早期大气的秘密，还有助于我们理解月球内部的演变过程。” NASA副首席科学家及本研究的合著者大卫·德雷珀(David Draper)说，“它为我们提供了线索，推测月球的核心可能由液态和固态金属组成，这对于理解月球内部工作机制是一个重要的谜题。”
随着时间的推移，随着月球内部的冷却，我们的卫星失去了其磁层，最终也失去了其大气层。月球的磁场在32亿年前显著减弱，并在约15亿年前消失。没有了磁场的保护，太阳风便能够剥离掉大气层。这也是火星失去大气层的原因——强烈的太阳辐射将其大气层带走。
科学家们认为，如果月球在地球早期扮演了保护角色，避免了有害辐射对地球的直接影响，那么银河系中可能存在其他卫星，它们在类地行星周围发挥着类似的作用，帮助主行星保持大气层，甚至有助于创造宜居环境。这对于研究生命起源和寻找地球外生命具有深远的意义。
人类探索的未来这项模拟研究揭示了地球和月球的远古历史对于保护地球早期大气层的重要性。尽管这一过程复杂且神秘，但从月球表面获取的新样本将为解开这一谜团提供关键线索。
随着NASA计划通过阿耳忒弥斯项目在月球建立可持续的人类基地，验证这些理论的机会将大大增加。当宇航员从地球和月球磁场联系最紧密的区域——月球南极——带回第一批样本时，科学家将寻找地球古代大气的化学特征以及由陨石和小行星撞击产生的水和其他挥发性物质。特别是那些位于月球南极、数十亿年来未被阳光照射过的“永久阴影区”，将成为研究的重点，因为在这些区域，强烈的太阳粒子无法带走挥发性物质。
