Znanstveniki že od Apollove dobe vedo, da je Luna v preteklosti imela nekakšno magnetno polje, danes pa je nima. Nove študije vzorcev lunarnih vzorcev Apolla odgovarjajo na nekatera od teh vprašanj, ustvarjajo pa tudi veliko več vprašanj, na katere je treba odgovoriti.
Lunski vzorci, ki so jih vrnili misiji Apollo, kažejo na magnetiziranje. Kamnine se magnetizirajo, ko se segrejejo in nato ohladijo v magnetnem polju. Ko se ohladijo pod temperaturo Curie (približno 800 stopinj C, odvisno od materiala), se kovinski delci v kamnini črtajo vzdolž zunanjih magnetnih polj in zamrznejo v tem položaju, kar povzroči ostanek magnetizacije.
To magnetizacijo lahko merimo tudi iz vesolja. Študije satelitov v orbiti kažejo, da se magnetizacija Lune razteza daleč na območja, ki jih vzorčijo astronavti Apolona. Vse to namagnetenje pomeni, da je Luna morala imeti magnetno polje v nekem trenutku svoje zgodnje zgodovine.
Večino magnetnih polj, ki jih poznamo v Osončju, ustvari dinamo. V osnovi gre za konvekcijo v kovinskem tekočem jedru, ki učinkovito premika elektrone kovinskih atomov in ustvarja električni tok. Ta tok nato povzroči magnetno polje. Mislimo, da sama konvekcija poteka s hlajenjem. Ko se zunanje jedro ohladi, se hladnejši deli potopijo v notranjost in pustijo, da se toplejši notranji deli premaknejo navzven proti zunanjosti.
Ker je Luna tako majhna, naj bi se pred približno 4,2 milijarde let magnetni dinamo, ki ga poganja konvektivno hlajenje, ustavil. Dokazi o magnetizaciji bi po tem času potrebovali bodisi 1) energijski vir, ki ni hlajenje, da bi sprožil gibanje tekočega jedra, ali 2) popolnoma drugačen mehanizem za ustvarjanje magnetnih polj.
Laboratorijski poskusi so predlagali eno takšnih nadomestnih metod. Veliki vplivi na oblikovanje bazena bi lahko ustvarili kratkotrajna magnetna polja na Luni, ki bi bila zabeležena v vročih materialih, ki so se sproščali med udarnim dogodkom. V bistvu so nekatera opazovanja magnetiziranja nameščena na nasprotni strani Lune (antipod) iz velikih kotlin.
Torej, kako lahko ugotovite, ali je magnetiziranje v kamnini nastalo z jedrom dinamo ali udarnim dogodkom? No, magnetna polja, ki jih povzročajo udarci, trajajo le približno 1 dan. Če bi se skala ohladila zelo počasi, ne bi posnela tako kratkotrajnega magnetnega polja, zato mora kakršen koli magnetizem, ki ga obdrži, proizvajati dinamo. Tudi kamnine, ki so sodelovale pri udarcih, kažejo na šok svojih mineralov.
En lunarni vzorec, številka 76535, ki kaže na počasno hlajenje in brez udarnih učinkov, ima izrazito preostalo namagnetenje. To, skupaj s starostjo vzorca, kaže na to, da je Luna imela tekoče jedro in dinamično ustvarjeno magnetno polje pred 4,2 milijarde let. Takšen jedrnik dinamo je skladen s konvektivnim hlajenjem. Ampak, kaj pa, če obstajajo mlajši vzorci?
Nove študije, ki so jih pred kratkim objavile Erin Shea in njeni sodelavci Science, kažejo, da je to mogoče. Gospa Shea, študentka na MIT in njena ekipa je preučevala vzorec 10020, 3,7 milijarde let staro barelo kobila, ki so jo prinesli astronavti Apollo 11. Dokazali so, da vzorec 10020 v svojih mineralih ne kaže nobenega šoka. Ocenili so, da se je vzorec ohlajal več kot 12 dni, kar je veliko počasneje od življenjske dobe magnetnega polja, ki ga povzročajo udarci. In ugotovili so, da je vzorec zelo magnetiziran.
Gospa Shea in njeni sodelavci iz svojih študij sklepajo, da je Luna imela pred približno 3,7 milijarde let močno magnetno dinamo, torej gibljivo kovinsko jedro. To je že po času, ko bi se konvektivni hladilni dinamal ugasnil. Ni pa jasno, ali je bil dinamo stalno aktiven od 4,2 milijarde let nazaj ali je mehanizem, ki je premikal tekoče jedro, enak pri 4,2 in 3,8 milijarde let. Kakšni so torej drugi načini, da se tekoče jedro premika?
Nedavne študije skupine francoskih in belgijskih znanstvenikov, ki jo vodi dr. Le Bars, kažejo, da lahko veliki vplivi Luno odklenejo od njenega sinhronega vrtenja z Zemljo. To bi ustvarilo plimovanje v tekočem jedru, podobno kot Zemljini oceani. Te temeljne plime bi povzročile velika izkrivljanja na meji jedra in plašča, kar bi lahko vodilo obsežne tokove v jedru in ustvarilo dinamo.
V drugi nedavni študiji je dr. Dwyer s sodelavci namigoval, da lahko precesija lunine osi vrti tekoče jedro. Zaradi bližine Zemlje do Zemlje bi se Luna spinske osi lahko spremenila. Ta precesija bi povzročila različne premike v tekočem jedru in prekrivajočem se trdnem plašču, kar bi povzročilo dolgotrajno (daljše od milijarde let) mehansko mešanje jedra. Doktor Dwyer in njegova ekipa ocenjujejo, da bi se takšen dinamo seveda zaustavil pred približno 2,7 milijarde let, ko bi se Luna s časom oddaljila od Zemlje, kar bi zmanjšalo njen gravitacijski vpliv.
Na žalost magnetno polje, ki ga predlaga študija vzorca 10020, ne ustreza nobeni od teh možnosti. Oba modela bi zagotovila prenizka magnetna polja, da bi povzročila močno magnetizacijo, ki so jo opazili v vzorcu 10020. Za razlago teh novih dognanj bo treba najti drugo metodo za mobilizacijo tekočega jedra Lune.
Viri:
Dolgoživeči lunarni jedrinski dinamo. Shea et al. Znanost 27. januar 2012, 453–456. doi: 10.1126 / znanost.1215359.
Dolgoživeči lunarni dinamo, ki ga poganja nenehno mehansko mešanje. Le Bars in sod. Narava 479, november 2011, 212–214. doi: 10.1038 / narava10564.
Dinamično vplivanje na zgodnjo Luno. Dwyer et al. Narava 479, november 2011, 215–218. doi: 10.1038 / narava10565.
