Još od ere Apolona, naučnici su znali da je Mjesec u prošlosti imao nekakvo magnetsko polje, ali sada ga nema. Nova istraživanja uzoraka mjeseca Apollo daju odgovore na neka od ovih pitanja, ali također stvaraju puno više pitanja na koja je potrebno odgovoriti.
Lunarni uzorci vraćeni u misije Apolona pokazuju dokaz magnetizacije. Stijene se magnetiziraju kada se zagrijavaju, a zatim ohlade u magnetskom polju. Kad se ohlade ispod temperature Curie (oko 800 stupnjeva C, ovisno o materijalu), metalne čestice u stijeni uzdižu se duž ambijentalnih magnetskih polja i smrzavaju se u tom položaju stvarajući ostatak magnetizacije.
Ova magnetizacija se također može mjeriti iz svemira. Studije sa satelita u orbiti su pokazali da se magnetizacija Mjeseca proteže znatno izvan područja koje su uzorkovali astronauti Apolona. Sva ova magnetizacija znači da je Mjesec morao imati magnetsko polje u nekom trenutku svoje rane povijesti.
Većina magnetskih polja koja poznajemo u Sunčevom sustavu generirana je dinamom. U osnovi, to uključuje konvekciju u metalnoj tekućoj jezgri, koja učinkovito pokreće elektrone metala, stvarajući električnu struju. Ova struja tada inducira magnetsko polje. Smatra se da sama konvekcija djeluje hlađenjem. Kako se vanjska jezgra hladi, hladniji dijelovi tone u unutrašnjost i ostavljaju da se topliji dijelovi unutrašnjosti pomiču prema van.
Budući da je Mjesec toliko mali, očekuje se da će se magnetski dinamom pokretan konvektivnim hlađenjem zatvoriti prije nekih 4,2 milijarde godina. Dakle, dokaz magnetizacije nakon tog vremena trebao bi imati ili 1) izvor energije osim hlađenja za pokretanje gibanja tekuće jezgre ili 2) potpuno drugačiji mehanizam za stvaranje magnetskih polja.
Laboratorijski eksperimenti sugerirali su jednu takvu alternativnu metodu. Veliki utjecaji na bazene mogli bi stvoriti kratkotrajna magnetska polja na Mjesecu, koja bi bila zabilježena u vrućim materijalima izbačenim tijekom udara. Zapravo, neka opažanja magnetizacije nalaze se na suprotnoj strani Mjeseca (antipodu) iz velikih slivova.
Pa, kako možete znati je li magnetiziranje u stijeni nastalo iz jezgre dinamo ili udarnim događajem? Pa, magnetska polja izazvana udarcima traju samo oko 1 dan. Ako bi se stijena ohladila vrlo sporo, ne bi zabilježila tako kratkotrajno magnetsko polje, pa je svaki magnetizam koji zadržava mora proizvesti dinamo. Također, stijene koje su bile uključene u utjecaje pokazuju dokaze šoka u svojim mineralima.
Jedan lunarni uzorak, broj 76535, koji pokazuje sporo sporo hlađenje i nema udarnih učinaka, ima izraženu preostalu magnetizaciju. Ovo, zajedno s dobi uzorka, sugerira da je Mjesec imao tekuću jezgru i magnetsko polje nastalo dinamom prije 4,2 milijarde godina. Takav jezgranski dinamo u skladu je s konvektivnim hlađenjem. Ali, što ako postoje mlađi uzorci?
Nove studije koje su nedavno objavile Erin Shea i njezine kolege u Scienceu sugeriraju da bi to mogao biti slučaj. Gospođa Shea, diplomirana studentica na MIT-u, i njen tim proučavali su uzorak 10020, barelu kobilu staru 3,7 milijardi godina, koju su donijeli astronauti Apollo 11. Pokazali su da uzorak 10020 ne pokazuje dokaze šoka u mineralima. Procijenili su da je uzorku potrebno više od 12 dana da se ohladi, što je puno sporije od životnog vijeka magnetskog polja izazvanog udarcem. I otkrili su da se uzorak jako magnetizira.
Iz svojih studija, gđa Shea i njezini kolege zaključuju da je Mjesec imao jak magnetski dinam, a samim tim i pokretnu metalnu jezgru, prije otprilike 3,7 milijardi godina. To je dobro nakon vremena kad bi se isključio konvektivni rashladni dinamo. Nije, međutim, je li dinamo stalno bio aktivan od prije 4,2 milijarde godina ili je mehanizam koji je pomicao tekuću jezgru bio isti u 4,2 i 3,8 milijardi godina. Dakle, koji su drugi načini da se tekuća jezgra nastavi kretati?
Nedavne studije tima francuskih i belgijskih znanstvenika, na čelu s dr. Le Barsom, sugeriraju da veliki utjecaji mogu otključati Mjesec od njegove sinkrone rotacije sa Zemljom. To bi stvorilo plimu u tekućoj jezgri, slično zemaljskim oceanima. Ove plimne plime uzrokovale bi značajna izobličenja na granici plašta i jezgre, što bi moglo pokretati protoke velikih razmjera u jezgri, stvarajući dinamo.
U drugom nedavnom istraživanju, dr. Dwyer i njegovi kolege sugerirali su da bi precesija osi lunarne rotacije mogla miješati tekuću jezgru. Bliskost ranog Mjeseca sa Zemljom učinila bi da se Mjesečeva osi centrifuge mijenja. Ova precesija uzrokovala bi različita kretanja u tekućoj jezgri i prekrivanom krutom plaštu, proizvodeći dugotrajno (duže od milijardu godina) mehaničko miješanje jezgre. Doktor Dwyer i njegov tim procjenjuju da bi se takav dinamor prirodno ugasio prije otprilike 2,7 milijardi godina dok bi se Mjesec s vremenom udaljavao od Zemlje, umanjivši njegov gravitacijski utjecaj.
Nažalost, magnetsko polje predloženo ispitivanjem uzorka 10020 ne odgovara nijednoj od ovih mogućnosti. Oba ova modela osigurala bi magnetska polja koja su preslaba da bi proizvela snažnu magnetizaciju opaženu u uzorku 10020. Morat će se naći druga metoda mobilizacije tekuće jezgre Mjeseca kako bi se objasnili ti novi nalazi.
izvori:
Dugo živjeli luna core Dinamo. Shea i sur. Znanost 27. siječnja 2012., 453-456. doi: 10.1126 / science.1215359.
Dugovječni lunarni dinasti pokretan neprekidnim mehaničkim miješanjem. Le Bars i sur. Priroda 479, studeni 2011, 212-214. doi: 10.1038 / nature10564.
Dinamo utjecao na rani Mjesec. Dwyer i sur. Priroda 479, studeni 2011, 215-218. doi: 10.1038 / nature10565.
