Nuo Apolono epochos mokslininkas žinojo, kad Mėnulis praeityje turėjo tam tikrą magnetinį lauką, bet dabar jo neturi. Nauji „Apollo“ mėnulio pavyzdžių tyrimai atsako į kai kuriuos iš šių klausimų, tačiau jie taip pat sukuria daug daugiau klausimų, į kuriuos reikia atsakyti.
„Apollo“ misijų grąžinti mėnulio mėginiai rodo įmagnetinimą. Uolienos įmagnetinamos, kai jos kaitinamos, o po to aušinamos magnetiniame lauke. Kai jie atvėsta žemiau Kurio temperatūros (apie 800 laipsnių C, priklausomai nuo medžiagos), uolienoje esančios metalo dalelės išilgai aplinkos magnetinių laukų išsidėsto ir užšąla toje vietoje, sukeldamos liekaną įmagnetinimą.
Šį įmagnetinimą galima išmatuoti ir iš kosmoso. Orbitoje skriejančių palydovų atlikti tyrimai rodo, kad Mėnulio įmagnetinimas yra toli už tų regionų, kuriuose atrinko „Apollo“ kosmonautai. Visas šis įmagnetinimas reiškia, kad Mėnulis turėjo turėti magnetinį lauką tam tikru savo ankstyvosios istorijos momentu.
Daugelį magnetinių laukų, kuriuos žinome Saulės sistemoje, sukuria dinamo. Iš esmės tai apima konvekciją metalinėje skystoje šerdyje, kuri efektyviai juda metalo atomų elektronus ir sukuria elektros srovę. Tada ši srovė indukuoja magnetinį lauką. Manoma, kad pačią konvekciją lemia aušinimas. Kai išorinė šerdis vėsta, šaltesnės dalys nugrimzta į vidų ir leidžia šiltesnėms vidaus dalims judėti į išorę.
Kadangi Mėnulis yra toks mažas, tikimasi, kad konvekcinio aušinimo metu vykdoma magnetinė dinamika bus uždaryta prieš maždaug 4,2 milijardo metų. Taigi, norint įmagnetinti po šio laiko, prireiks arba 1) energijos šaltinio, išskyrus aušinimą, kad būtų galima judėti skystoje šerdyje, arba 2) visiškai kitokio mechanizmo, sukuriančio magnetinius laukus.
Laboratoriniai eksperimentai pasiūlė vieną iš tokių alternatyvių metodų. Didelis baseino formavimo smūgis galėtų sukelti trumpalaikį magnetinį lauką Mėnulyje, kuris būtų užfiksuotas karštoje medžiagoje, išmestoje smūgio metu. Tiesą sakant, kai kurie įmagnetinimo stebėjimai yra priešingoje Mėnulio pusėje (antipode) nuo didelių baseinų.
Taigi, kaip jūs galite pasakyti, ar įmagnetinimas uolienoje susidarė dėl pagrindinio dinamo ar smūgio? Na, smūgio sukelti magnetiniai laukai trunka tik apie 1 dieną. Jei uola atvėsta labai lėtai, ji neužfiksuotų tokio trumpalaikio magnetinio lauko, todėl bet koks magnetizmas, kurį ji išlaiko, turi būti sukurtas dinamo. Taip pat uolienos, kurios buvo paveiktos, rodo jų mineralų šoką.
Vienas mėnulio mėginys, kurio numeris 76535, rodo lėtą aušinimą ir jokio smūgio efekto, turi aiškų likučio įmagnetinimą. Tai, kartu su mėginio amžiumi, leidžia manyti, kad Mėnulis turėjo skystą šerdį ir dinamo generuotą magnetinį lauką prieš 4,2 milijardo metų. Tokia šerdies dinamika atitinka konvekcinį aušinimą. O kas, jei yra jaunesnių pavyzdžių?
Nauji tyrimai, neseniai paskelbti Erin Shea ir jos kolegų žurnale „Science“, rodo, kad taip gali būti. Ponia Shea, MIT magistrantė ir jos komanda ištyrė 10020 pavyzdį - 3,7 milijardo metų kumelės bazalto, kurį sugrąžino „Apollo 11“ astronautai. Jie parodė, kad 10020 mėginyje nėra jokių mineralų šoko įrodymų. Jie apskaičiavo, kad mėginiui atvėsti prireikė daugiau nei 12 dienų, o tai yra daug lėčiau nei smūgio sukeltas magnetinis laukas. Ir jie nustatė, kad mėginys yra labai įmagnetintas.
Iš savo tyrimų p. Shea ir jos kolegos daro išvadą, kad Mėnulis prieš maždaug 3,7 milijardo metų turėjo stiprią magnetinę dinamiką, taigi ir judančią metalinę šerdį. Tai įvyks praėjus daug laiko po to, kai konvekcinis aušinimo dinamikas būtų buvęs išjungtas. Vis dėlto neaišku, ar dinamika buvo nuolat aktyvi nuo 4,2 milijardo metų, ar skystą šerdį judinantis mechanizmas buvo tas pats per 4,2 ir 3,8 milijardo metų. Taigi, kokiais dar būdais galima išlaikyti skystą šerdį?
Naujausi prancūzų ir belgų mokslininkų grupės, vadovaujamos daktaro Le Barso, tyrimai rodo, kad dideli smūgiai gali atlaisvinti Mėnulį nuo jo sinchroninio sukimosi su Žeme. Tai sukeltų potvynius skystame šerdyje, panašiai kaip Žemės vandenynai. Šie pagrindiniai potvyniai sukeltų reikšmingų iškraipymų ties šerdies ir mantijos kraštu, dėl kurių šerdyje galėtų vykti didelio masto srautai, sukurdami dinamą.
Dar viename neseniai atliktame tyrime dr. Dwyer ir kolegos pasiūlė, kad mėnulio sukimosi ašies precezija gali išjudinti skysčio šerdį. Ankstyvasis Mėnulio artumas Žemei būtų privertęs Mėnulio sukimosi ašį svyruoti. Ši precesija sukeltų skirtingus judesius skystoje šerdyje ir peržengiančioje kietą apvalkalą, sukeldama ilgalaikį (ilgesnį nei 1 milijardas metų) šerdies mechaninį maišymą. Daktaras Dwyeris ir jo komanda apskaičiavo, kad tokia dinamika natūraliai išsijungtų maždaug prieš 2,7 milijardo metų, kai Mėnulis laikui bėgant pasitraukė iš Žemės, sumažindama jo gravitacinę įtaką.
Deja, 10020 pavyzdžio tyrime pasiūlytas magnetinis laukas neatitinka nė vienos iš šių galimybių. Abu šie modeliai sudarytų magnetinius laukus, kurie yra per silpni, kad būtų galima sukelti stiprų įmagnetinimą, stebėtą pavyzdyje 10020. Norint paaiškinti šias naujas išvadas, reikės rasti kitą Mėnulio skystojo šerdies sutelkimo metodą.
Šaltiniai:
Ilgaamžis Mėnulio branduolys. Shea ir kt. Mokslas 27, 2012 m. Sausio mėn., 453–456. doi: 10.1126 / mokslas.1215359.
Ilgaamžis Mėnulio dinamo varomas nuolatinis mechaninis maišymas. Le Bars ir kt. Gamta 479, 2011 m. Lapkritis, 212–214. doi: 10.1038 / gamta10564.
Ankstyvojo Mėnulio smūgis. Dwyer ir kt. Gamta 479, 2011 m. Lapkritis, 215–218. doi: 10.1038 / gamta10565.
