Pokud jde o studium planet, měsíců a hvězd, magnetická pole jsou docela velká věc. Věříme, že jsou výsledkem konvekce na planetě, tato pole mohou být rozdílem mezi planetou, která vede k životu nebo se stává bez života rockovou kouli. Vědci již nějakou dobu věděli, že má magnetické pole Země, které je poháněno dynamo efektem vytvořeným konvekcí v jeho kapalném vnějším jádru.
Vědci také dlouho tvrdili, že Měsíc kdysi měl magnetické pole, které bylo také poháněno konvekcí v jeho jádru. Dříve se předpokládalo, že toto pole zmizelo zhruba 1 miliardu let poté, co se vytvořil Měsíc (asi před 3 až 3,5 miliardami let). Podle nové studie Massachusetts Institute of Technology (MIT) se však nyní zdá, že magnetické pole Měsíce nadále existovalo dalších miliardu let.
Studie s názvem „Dva miliardová historie lunárního dynama“ se nedávno objevila v časopise Vědecké pokroky. Sonia Tikoo, docentka na Rutgerově univerzitě a bývalá výzkumná pracovnice na MIT, analyzovala tým starověké lunární horniny shromážděné NASA Apollo 15 mise. Zjistili, že skála vykazovala známky bytí v magnetickém poli, když byla vytvořena před 1 až 2,5 miliardami let.
Věk tohoto vzorku hornin znamená, že je výrazně mladší než ostatní, které se vrátily misím Apollo. Pomocí techniky, kterou vyvinuli, tým zkoumal sklovité složení vzorku magnometrem, aby určil jeho magnetické vlastnosti. Poté exponovali vzorek do laboratorně generovaného magnetického pole a dalších podmínek, které byly podobné těm, které existovaly na Měsíci, když by se skála vytvořila.
To bylo provedeno umístěním hornin do speciálně navržené kyslíkem zbavené pece, která byla postavena pomocí Clementa Suaveta a Timothyho Grove - dvou vědců z ministerstva Země MIT, Atmosférických a planetárních věd (EAPS) a spoluautorů studie. Tým poté vystavil skály jemnému prostředí bez kyslíku a zahřál je na extrémní teploty.
Jak vysvětlil Benjamin Weiss - profesor planetárních věd na EAPS:
"Vidíš, jak se magnetizuje, když se zahřeje v tomto známém magnetickém poli, pak porovnáš toto pole s přirozeným magnetickým polem, které jsi změřil předem, a z toho můžeš zjistit, jaká byla síla starodávného pole ... Tímto způsobem konečně dostali přesné měření lunárního pole. “
Z toho určili, že lunární hornina byla magnetizována v poli o síle asi 5 mikrotes. To je mnohokrát slabší než magnetické pole Země při měření z povrchu (25 - 65 mikrotesů) a o dva řády slabší než to, co bylo před 3 až 4 miliardami let. Tato zjištění byla docela významná, protože mohou pomoci vyřešit přetrvávající tajemství Měsíce.
Dříve vědci předpokládali, že magnetické pole Měsíce vymřelo 1,5 miliardy let poté, co se vytvořil Měsíc (asi před 3 miliardami let). Nebyli si však jisti, zda k tomuto procesu došlo rychle, nebo pokud magnetické pole Měsíce vytrvalo, ale v oslabeném stavu. Výsledky této studie naznačují, že magnetické pole ve skutečnosti trvalo dalších miliardu let a rozptýlilo se asi před 2,5 miliardami let.
Jak naznačil Weiss, tato studie přináší nové otázky týkající se geologické historie Měsíce:
„Koncept planetárního magnetického pole produkovaného pohybujícím se tekutým kovem je myšlenkou, která je opravdu stará jen několik desítek let. Jaké mocnosti tento pohyb na Zemi a dalších tělech, zejména na Měsíci, není dobře známo. Můžeme na to přijít tím, že poznáme životnost lunárního dynama. “
Jinými slovy, tato nová časová osa Měsíce zpochybňuje teorii, že samotný lunární dynamo je to, co v minulosti pohánilo jeho magnetické pole. V zásadě je nyní vnímána jako zřetelná možnost, že magnetické pole Měsíce bylo poháněno dvěma mechanismy. Zatímco jeden umožňoval dynamo v jádru, které pohánělo jeho magnetické pole po dobu dobrých miliard let po vytvoření Měsíce, druhé ho udržovalo i nadále.
Vědci v minulosti navrhovali, že Měsíční dynamo bylo poháněno gravitačním tahem Země, který by způsobil přílivové ohýbání v Měsícově vnitrozemí (podobně jako silná gravitace Jupitera a Saturna řídí geologickou aktivitu v interiérech měsíců). Navíc, Měsíc kdysi obíhal mnohem blíže k Zemi, což mohlo stačit k pohonu jeho kdysi silnějšího magnetického pole.
Měsíc se však postupně vzdálil od Země a nakonec dosáhl své současné oběžné dráhy asi před 3 miliardami let. To se časově shoduje s časovou osou magnetického pole Měsíce, které se začalo rozptylovat přibližně ve stejnou dobu. To by mohlo znamenat, že před asi 3 miliardami let, bez gravitačního tahu Země, se jádro pomalu ochladilo. O miliardu let později jádro ztuhlo do té míry, že zatklo magnetické pole měsíce. Jak Weiss vysvětlil:
"Když se měsíc ochladí, jeho jádro funguje jako lávová lampa - nízkohustotní materiál stoupá, protože je horký nebo protože jeho složení se liší od složení okolní tekutiny." Proto si myslíme, že zemské dynamo funguje, a to je to, co navrhujeme, že také dělal pozdní lunární dynamo… Dnes je pole měsíce v podstatě nulové. A nyní víme, že se to někde mezi vytvořením této skály a dnes vypnulo. “
Tato zjištění byla umožněna částečně díky dostupnosti mladších lunárních hornin. V budoucnu vědci plánují analýzu ještě mladších vzorků, aby přesně určili, kde úplně vymřelo dynamo měsíce. Toto poslouží nejen k ověření nálezů této studie, ale také by to mohlo vést ke komplexnější časové ose geologické historie Měsíce.
Výsledky těchto a dalších studií, které usilují o pochopení toho, jak se Měsíc časem utvářel a měnil, také povedou k lepšímu pochopení toho, jak vznikly Země, Sluneční soustava a extra-solární systémy.
