Încă din epoca Apollo, oamenii de știință au știut că Luna avea un fel de câmp magnetic în trecut, dar nu mai are unul acum. Noile studii privind eșantioanele lunare Apollo răspund la unele dintre aceste întrebări, dar creează, de asemenea, multe alte întrebări la care trebuie răspuns.
Probele lunare returnate de misiunile Apollo arată dovezi de magnetizare. Rocile sunt magnetizate atunci când sunt încălzite și apoi răcite într-un câmp magnetic. Pe măsură ce se răcesc sub temperatura Curie (aproximativ 800 de grade C, în funcție de material), particulele metalice din rocă se aliniază de-a lungul câmpurilor magnetice ambientale și se îngheață în această poziție, producând o magnetizare a rămășiței.
Această magnetizare poate fi măsurată și din spațiu. Studiile efectuate pe sateliți orbitând arată că magnetizarea Lunii se extinde cu mult peste regiunile eșantionate de astronauții Apollo. Toată această magnetizare înseamnă că Luna trebuie să fi avut un câmp magnetic la un moment dat în istoria sa timpurie.
Majoritatea câmpurilor magnetice pe care le cunoaștem în Sistemul Solar sunt generate de un dinam. Practic, aceasta implică convecția într-un miez lichid metalic, care mișcă eficient electronii atomilor de metal, creând un curent electric. Acest curent induce apoi un câmp magnetic. Convecția în sine se crede că este condusă de răcire. Pe măsură ce miezul exterior se răcește, porțiunile mai reci se scufundă spre interior și lasă secțiunile interioare mai calde să se deplaseze spre exterior spre exterior.
Deoarece Luna este atât de mică, un dinamom magnetic care este condus de răcirea convectivă este de așteptat să se oprească în urmă cu aproximativ 4,2 miliarde de ani în urmă. Deci, dovezi de magnetizare după acest timp ar avea nevoie fie de 1) o sursă de energie, alta decât răcirea pentru a conduce mișcarea unui miez lichid, sau 2) un mecanism complet diferit pentru crearea de câmpuri magnetice.
Experimentele de laborator au sugerat o astfel de metodă alternativă. Impacturi mari de formare a bazinului ar putea produce câmpuri magnetice cu durată scurtă de viață pe Lună, care ar fi înregistrate în materialele fierbinți evacuate în timpul evenimentului de impact. De fapt, unele observații despre magnetizare sunt situate în partea opusă a Lunii (antipodul) din bazinele mari.
Deci, cum puteți afla dacă magnetizarea unei roci a fost formată dintr-un nucleu dinamic sau un eveniment de impact? Ei bine, câmpurile magnetice induse de impact durează doar aproximativ 1 zi. Dacă o rocă s-ar răci foarte lent, nu ar înregistra un câmp magnetic de scurtă durată, deci orice magnetism pe care îl păstrează trebuie să fi fost produs de un dinam. De asemenea, rocile care au fost implicate în impacturi arată dovezi de șoc în mineralele lor.
Un eșantion lunar, numărul 76535, care arată dovezi de răcire lentă și fără efecte de șoc, are o magnetizare distinctă a rămășiței. Acest lucru, împreună cu vârsta eșantionului, sugerează că Luna avea un miez lichid și un câmp magnetic generat dinamic în urmă cu 4,2 miliarde de ani. Un astfel de dinam dinamic este în concordanță cu răcirea convectivă. Dar ce se întâmplă dacă există probe mai tinere?
Noile studii publicate recent în Science de către Erin Shea și colegii ei sugerează că acest lucru poate fi cazul. Doamna Shea, studentă absolvită la MIT, și echipa ei au studiat proba 10020, un bazalt de iapă de 3,7 miliarde de ani, readus de astronauții Apollo 11. Ei au demonstrat că proba 10020 nu arată nicio dovadă de șoc în mineralele sale. Ei au estimat că proba a durat mai mult de 12 zile la răcire, ceea ce este mult mai lent decât durata de viață a unui câmp magnetic indus de impact. Și au descoperit că eșantionul este foarte puternic magnetizat.
Din studiile lor, doamna Shea și colegii săi concluzionează că Luna avea o dinamică magnetică puternică și, prin urmare, un miez metalic în mișcare, în urmă cu aproximativ 3,7 miliarde de ani. Acest lucru este bine după ce un dinamov de răcire convectivă s-ar fi oprit. Nu este clar, însă, dacă dinamomul a fost activ continuu de acum 4,2 miliarde de ani sau dacă mecanismul care a mișcat nucleul lichid a fost același la 4,2 și 3,8 miliarde de ani. Deci, ce alte modalități există pentru a menține un miez lichid în mișcare?
Studii recente ale unei echipe de oameni de știință francezi și belgieni, conduși de dr. Le Bars, sugerează că impacturile mari pot debloca Luna de la rotația sa sincronă cu Pământul. Acest lucru ar crea valuri în miezul lichid, la fel ca oceanele Pământului. Aceste valuri de bază ar provoca distorsiuni semnificative la granița miezului-miez, care ar putea conduce fluxuri la scară largă în miez, creând un dinam.
Într-un alt studiu recent, Dr. Dwyer și colegii au sugerat că precesiunea axei spinului lunar ar putea agita miezul lichid. Apropierea timpurie a Lunii de Pământ ar fi făcut ca axul rotativ al Lunii să se răsucească. Această precesie ar provoca mișcări diferite în miezul lichid și manta solidă, producând o agitare mecanică de durată (mai mare de 1 miliard de ani) a miezului. Dr. Dwyer și echipa sa estimează că un astfel de dinam ar fi închis în mod natural acum aproximativ 2,7 miliarde de ani, pe măsură ce Luna s-a îndepărtat de Pământ în timp, diminuându-și influența gravitațională.
Din păcate, câmpul magnetic sugerat de studiul probei 10020 nu se încadrează în niciuna dintre aceste posibilități. Ambele modele ar oferi câmpuri magnetice prea slabe pentru a produce o magnetizare puternică observată în eșantionul 10020. O altă metodă pentru mobilizarea miezului lichid al Lunii va trebui să fie găsită pentru a explica aceste noi descoperiri.
surse:
O dinamică nucleară de lungă durată. Shea și colab. Știința 27 ianuarie 2012, 453-456. doi: 10.1126 / science.1215359.
Un dinamom lunar de lungă durată condus de agitarea mecanică continuă. Le Bars et al. Nature 479, noiembrie 2011, 212-214. doi: 10.1038 / nature10564.
Un dinam dinamizat de impact pentru Luna timpurie. Dwyer și colab. Nature 479, noiembrie 2011, 215-218. doi: 10.1038 / nature10565.
