Od dob Apolla vědci věděli, že Měsíc měl v minulosti nějaké magnetické pole, ale nyní ho nemá. Nové studie lunárních vzorků Apolla odpovídají na některé z těchto otázek, ale také vytvářejí mnoho dalších otázek, na které je třeba odpovědět.
Měsíční vzorky vrácené misemi Apollo ukazují na magnetizaci. Horniny jsou magnetizovány, když jsou zahřívány a poté chlazeny v magnetickém poli. Když se ochladí pod teplotu Curie (asi 800 ° C, v závislosti na materiálu), kovové částice ve skále se vyrovnají podél okolních magnetických polí a v této poloze zamrznou, čímž se vytvoří zbytková magnetizace.
Tuto magnetizaci lze také měřit z vesmíru. Studie z obíhajících satelitů ukazují, že magnetizace Měsíce sahá daleko za regiony vzorkované astronauty Apolla. Celá tato magnetizace znamená, že Měsíc musel mít magnetické pole v určitém okamžiku své rané historie.
Většina magnetických polí, o kterých v sluneční soustavě známe, je generována dynamem. V zásadě jde o konvekci v kovovém tekutém jádru, které účinně pohybuje elektrony kovových atomů a vytváří elektrický proud. Tento proud pak indukuje magnetické pole. Konvekce sama je myšlenka být poháněn chlazením. Když se vnější jádro ochlazuje, chladnější části klesají do vnitřku a nechávají teplejší vnitřní části pohybovat ven směrem ven.
Protože je Měsíc tak malý, očekává se, že magnetický dynamo, který je poháněn konvekčním chlazením, se před časem asi 4,2 miliardy let vypne. Důkazy o magnetizaci po této době by tedy vyžadovaly buď 1) zdroj energie jiný než chlazení pro řízení pohybu kapalného jádra, nebo 2) zcela odlišný mechanismus pro vytváření magnetických polí.
Laboratorní experimenty navrhly jednu takovou alternativní metodu. Velké dopady vytvářející povodí by mohly na Měsíci produkovat krátkodobá magnetická pole, která by byla zaznamenána v horkých materiálech vystřelených během nárazové události. Ve skutečnosti jsou některá pozorování magnetizace umístěna na opačné straně Měsíce (antipoda) od velkých pánví.
Jak tedy zjistíte, zda byla magnetizace ve skále tvořena jádrovým dynamem nebo nárazovou událostí? Impulsem indukovaná magnetická pole vydrží jen asi 1 den. Pokud by se skála ochladila velmi pomalu, nezaznamenalo by tak krátkodobé magnetické pole, takže jakýkoli magnetismus, který si zachovává, musel být vytvořen dynamem. Také horniny, které se podílely na dopadech, vykazují známky šoků v jejich minerálech.
Jeden měsíční vzorek, číslo 76535, který vykazuje známky pomalého chlazení a bez šokových účinků, má zřetelnou zbytkovou magnetizaci. To spolu s věkem vzorku naznačuje, že Měsíc měl tekuté jádro a dynamicky generované magnetické pole před 4,2 miliardami let. Takové jádro dynama je v souladu s konvekčním chlazením. Ale co když jsou mladší vzorky?
Nové studie nedávno zveřejněné ve vědě Erin Shea a její kolegové naznačují, že tomu tak může být. Paní Shea, postgraduální studentka na MIT, a její tým studovaly vzorek 10020, 3,7 miliard let starý kobaltový kobalt přinesený astronauty Apollo 11. Ukázali, že vzorek 10020 nevykazuje žádný šok v minerálech. Odhadovali, že ochlazení vzorku trvalo déle než 12 dní, což je mnohem pomalejší než životnost magnetického pole indukovaného nárazem. A zjistili, že vzorek je velmi silně zmagnetizovaný.
Ze svých studií paní Shea a její kolegové došli k závěru, že Měsíc měl asi před 3,7 miliardami let silný magnetický dynamo, a tedy pohyblivé kovové jádro. To je dobře po době, kdy by se vypnul konvekční chladicí dynamo. Není však jasné, zda dynamo bylo nepřetržitě aktivní od 4,2 miliardy let, nebo zda mechanismus, který pohání tekuté jádro, byl stejný po 4,2 a 3,8 miliardy let. Jaké jsou jiné způsoby, jak udržet tekuté jádro v pohybu?
Nedávné studie týmu francouzských a belgických vědců vedené Dr. Le Barsem naznačují, že velké dopady mohou odemknout Měsíc z jeho synchronní rotace se Zemí. To by vytvořilo příliv v tekutém jádru, podobně jako oceány Země. Tyto přílivy jádra by způsobily významné zkreslení na rozhraní jádro-plášť, které by mohlo řídit velké toky v jádru, čímž by se vytvořilo dynamo.
V další nedávné studii Dr. Dwyer a její kolegové navrhli, že precese lunární rotační osy by mohla roztavit jádro kapaliny. Blízkost počátků Měsíce k Zemi by způsobila kolísání osy rotace Měsíce. Tato precese by způsobila různé pohyby v tekutém jádru a překrývajícím pevném plášti, což by vedlo k dlouhodobému (déle než 1 miliardě let) mechanickému míchání jádra. Dr. Dwyer a jeho tým odhadují, že takové dynamo by se přirozeně zavřelo asi před 2,7 miliardami let, když se Měsíc časem vzdálil od Země, čímž se zmenšil jeho gravitační vliv.
Bohužel, magnetické pole navržené studiem vzorku 10020 neodpovídá ani jedné z těchto možností. Oba tyto modely by poskytovaly magnetická pole, která jsou příliš slabá na to, aby vyvolala silnou magnetizaci pozorovanou ve vzorku 10020. Aby bylo možné vysvětlit tyto nové nálezy, bude třeba najít jinou metodu mobilizace kapalného jádra Měsíce.
Zdroje:
Dlouho oživené lunární jádro Dynamo. Shea a kol. Science 27, leden 2012, 453-456. doi: 10,126 / věda 1215359.
Dlouhodobý měsíční dynamo poháněné neustálým mechanickým mícháním. Le Bars a kol. Nature 479, listopad 2011, 212-214. doi: 10,1038 / příroda10564.
Rázové dynamo pro začátek měsíce. Dwyer a kol. Nature 479, listopad 2011, 215-218. doi: 10,1038 / příroda10565.
