Timp de zeci de ani, oamenii de știință au susținut că sistemul Pământ-Lună s-a format ca urmare a unei coliziuni între Pământ și un obiect de dimensiunea Marte în urmă cu aproximativ 4,5 miliarde de ani. Cunoscută sub denumirea de Ipoteză cu impact gigant, această teorie explică de ce Pământul și Luna sunt similare în structură și compoziție. Destul de interesant, oamenii de știință au stabilit, de asemenea, că în timpul istoriei sale timpurii, Luna a avut o magnetosferă - la fel cum face astăzi Pământul.
Cu toate acestea, un nou studiu condus de cercetătorii de la MIT (cu sprijinul oferit de NASA) indică faptul că, la un moment dat, câmpul magnetic al Lunii ar fi putut fi de fapt mai puternic decât cel al Pământului. De asemenea, aceștia au putut să impună restricții mai stricte atunci când acest câmp a ieșit în evidență, susținând că s-ar fi întâmplat cu aproximativ 1 miliard de ani în urmă. Aceste descoperiri au ajutat la rezolvarea misterului mecanismului care a alimentat câmpul magnetic al Lunii în timp.
Studiul, apărut recent în jurnal Avansuri științifice, a fost condus de Saied Mighani, un fizician în rocă experimentală cu Departamentul MIT pentru Pământ, Atmosferică și Științe Planetare. Lui i s-au alăturat membrii Centrului de Geocronologie Berkeley de la UC Berkeley și Universitatea Chineză de Geoștiințe, cu sprijin suplimentar oferit de renumitul profesor EAPS, Dr. Benjamin Weiss.
Pentru a recapătă, câmpul magnetic al Pământului este esențial pentru viață așa cum îl cunoaștem. Când particulele de vânt solare care intră ajung pe Pământ, acestea sunt deviate de acest câmp și formează un șoc arc în fața Pământului și magnetotail în spatele acestuia. Particulele rămase sunt depuse pe poli magnetici unde interacționează cu atmosfera noastră, ceea ce provoacă Aurorae văzute în emisferele nordice și sudice.
Dacă nu ar fi fost acest câmp magnetic, atmosfera Pământului ar fi fost încet dezbrăcată de vântul solar de-a lungul a miliarde de ani și ar fi făcut un loc uscat și rece. Se crede că este ceea ce s-a întâmplat pe Marte, unde o atmosferă odată mai groasă s-a epuizat între 4,2 și 3,7 miliarde de ani în urmă și toată apa lichidă de pe suprafața sa a fost fie pierdută, fie înghețată.
De-a lungul anilor, grupul lui Weiss a ajutat să demonstreze prin studiul rocilor lunare care, în urmă cu aproximativ 4 miliarde de ani, Luna avea și un câmp magnetic puternic de aproximativ 100 de microteslas în forță (în timp ce teza Pământului este în jur de 50 de microtaslee astăzi). În 2017, au studiat eșantioane colectate de astronauții Apollo care au fost datate cu aproximativ 2,5 miliarde de ani în urmă și au găsit un câmp mult mai slab (mai puțin de 10 microteslas).
Cu alte cuvinte, câmpul magnetic al Lunii a slăbit cu un factor de cinci între 4 și 2,5 miliarde de ani în urmă, apoi a dispărut complet în urmă cu aproximativ 1 miliard de ani. La acea vreme, Weiss și colegii săi au spus că, probabil, în interiorul Lunii existau două mecanisme dinamice care erau responsabile de această schimbare.
Pe scurt, au susținut că un prim efect dinamic ar fi putut genera un câmp magnetic mult mai puternic în urmă cu aproximativ 4 miliarde de ani. Apoi, acum 2,5 miliarde de ani, a fost înlocuit cu un al doilea dinam care a avut o durată mai lungă de viață, dar care a susținut un câmp magnetic mult mai slab. După cum a explicat Dr. Weiss într-un comunicat de presă al MIT:
„Există mai multe idei pentru ce mecanisme au alimentat dinamul lunar, iar întrebarea este: cum vă dați seama care l-a făcut? Se pare că toate aceste surse de energie au vieți diferite. Așadar, dacă ați putea să vă dați seama când dinamoul s-a oprit, atunci puteți face diferența între mecanismele care au fost propuse pentru dinamul lunar. Acesta a fost scopul acestei noi lucrări. ”
Până acum, obținerea de roci lunare care au o vechime mai mică de 3 miliarde de ani a fost o provocare majoră. Motivul pentru asta are legătură cu faptul că activitatea vulcanică, care era comună pe Lună acum 4 miliarde de ani, a încetat cu aproximativ 3 miliarde de ani în urmă. Din fericire, echipa MIT a reușit să identifice două probe de rocă lunară obținute de astronauții Apollo care au fost create după un impact în urmă cu 1 miliard de ani.
În timp ce aceste roci au fost topite de impact și apoi consolidate, ștergându-și astfel înregistrarea magnetică în acest proces, echipa a fost în măsură să efectueze teste pe ele pentru a-și reconstrui semnătura magnetică. În primul rând, ei au analizat orientarea electronilor rocii, pe care Weiss o descrie drept „mici compasuri”, deoarece ar alinia în direcția unui câmp magnetic existent sau ar apărea în orientări aleatorii în absența unuia.
În ambele probe, echipa l-a observat pe acesta din urmă, ceea ce a sugerat ca rocile să se formeze într-un câmp magnetic extrem de slab, de cel mult 0,1 microtasle (eventual deloc). Aceasta a fost urmată de o tehnică de datare radiometrică care a fost adaptată pentru acest studiu de Weiss și David L. Shuster (un cercetător al Centrului de Geocronologie Berkeley și coautor al studiului). Aceste rezultate au confirmat faptul că rocile aveau într-adevăr 1 miliard de ani.
În cele din urmă, echipa a efectuat teste de căldură pe eșantioane pentru a stabili dacă acestea ar putea oferi o înregistrare magnetică bună în momentul impactului. Aceasta a constat în introducerea ambelor probe într-un cuptor și expunerea acestora la tipurile de temperaturi ridicate care ar fi fost create de un impact. Pe măsură ce s-au răcit, i-au expus la un câmp magnetic generat în mod artificial în laborator și au confirmat că au fost capabili să-l înregistreze.
Aceste rezultate confirmă faptul că rezistența magnetică inițial măsurată de către echipă (0,1 microtaslas) este exactă și că până acum 1 miliard de ani, câmpul magnetic al Lunii, care alimenta dinamovul, s-a încheiat probabil. După cum a exprimat Weiss:
„Câmpul magnetic este acest lucru nebulos care pătrunde în spațiu, ca un câmp de forță invizibil. Am arătat că dinamul care a produs câmpul magnetic al Lunii a murit undeva între 1,5 și 1 miliard de ani în urmă și pare să fi fost alimentat într-un mod asemănător Pământului. "
După cum s-a menționat, acest studiu ajută, de asemenea, la rezolvarea dezbaterii din jurul a ceea ce a condus dinamovul lunar în etapele sale ulterioare. Deși s-au sugerat multiple teorii, aceste noi descoperiri sunt în concordanță cu teoria conform căreia cristalizarea de bază este responsabilă. Practic, această teorie afirmă că nucleul interior al Lunii s-a cristalizat în timp, încetinind fluxul de fluid încărcat electric și arestând dinamovistul.
Weiss sugerează că, înainte de aceasta, precesiunea ar fi putut fi responsabilă pentru alimentarea unui dinam mai puternic (dar cu durată scurtă de viață), care ar fi produs câmpul magnetic puternic. Acest lucru este în concordanță cu faptul că acum 4 miliarde de ani, se crede că Luna a orbitat mult mai aproape de Pământ. Aceasta ar fi avut ca efect gravitația Pământului să aibă un efect mult mai mare asupra Lunii, ceea ce a făcut ca mantaua să se onduleze și să activeze activitatea în miez.
Pe măsură ce Luna a migrat încet de Pământ, efectul precesiunii a scăzut și dinamul producător de câmp magnetic s-ar slăbi. În urmă cu aproximativ 2,5 miliarde de ani, cristalizarea a devenit mecanismul dominant prin care dinamoul lunar a continuat, producând un câmp magnetic mai slab, care a persistat până când nucleul exterior s-a cristalizat definitiv în urmă cu un miliard de ani.
Studii ca acesta ar putea ajuta, de asemenea, la rezolvarea misterului de ce planetele precum Venus și Marte și-au pierdut câmpurile magnetice (contribuind la schimbările climatice cataclismice) și modul în care Pământul și-ar putea pierde propria zi. Având în vedere importanța sa pentru locuință, o mai bună înțelegere a dinamurilor și a câmpurilor magnetice ar putea ajuta și în căutarea exoplanetelor locuibile.
