Az Apollo-korszak óta a tudós tudta, hogy a Hold korábban valamilyen mágneses mezővel rendelkezik, de nincs ilyen. Az Apollo holdmintáinak új tanulmányai válaszolnak ezekre a kérdésekre, de sokkal több kérdést is felvetnek, amelyeket meg kell válaszolni.
Az Apollo missziók által visszaküldött holdminták bizonyítják a mágnesezést. A sziklákat mágneseztetik, amikor hevítik, majd mágneses mezőben lehűtik. Miközben lehűlnek a Curie-hőmérséklet alatt (kb. 800 ° C, az anyagtól függően), a kőzetben lévő fém részecskék a környezeti mágneses terek mentén vonalba kerülnek és abban a helyzetben fagynak le, és így megmarad a mágnesezés.
Ezt a mágnesezést az űrből is meg lehet mérni. A műholdakról keringő tanulmányok azt mutatják, hogy a Hold mágnesezése jóval túlmutat az Apollo űrhajósai által mintákon vett régiókon. Mindez a mágnesezés azt jelenti, hogy a Holdnak mágneses mezővel kellett volna rendelkeznie a korai története során.
A Naprendszerben ismert mágneses mezők nagy részét egy dinamó generálja. Alapvetően ez magában foglalja a konvekciót egy fémes folyékony magban, amely hatékonyan mozgatja a fématomok elektronjait, létrehozva egy elektromos áramot. Ez az áram ezután mágneses teret indukál. Úgy gondolják, hogy maga a konvekció a hűtés által vezérelt. A külső mag lehűlésekor a hidegebb részek a belső részre süllyednek, és hagyják, hogy a melegebb belső részek kifelé forduljanak.
Mivel a Hold olyan kicsi, a konvektív hűtés által vezérelt mágneses dinamó várhatóan valamikor 4,2 milliárd évvel ezelőtt leállt. Tehát a mágnesezés bizonyításához az idő elteltével vagy 1) egy hűtéstől eltérő energiaforrásra van szükség a folyékony mag mozgásának megvezetéséhez, vagy 2) egy teljesen más mechanizmussal a mágneses mezők létrehozásához.
A laboratóriumi kísérletek egy ilyen alternatív módszert javasoltak. A nagy medencét formáló ütések rövid élettartamú mágneses teret eredményezhetnek a Holdon, amelyet rögzítenek az ütési esemény során kibocsátott forró anyagokban. Valójában néhány mágnesezési megfigyelés a Hold ellenkező oldalán (az antipódban) található a nagy medencéktől.
Szóval, hogyan tudod megmondani, hogy a szikla mágneseződését egy alapdinamó vagy ütközés okozta? Nos, az ütközések által kiváltott mágneses mezők csak körülbelül egy napig tartanak. Ha egy kőzet nagyon lassan lehűl, akkor nem rögzít ilyen rövid élettartamú mágneses teret, tehát minden megtartott mágnesességét dinamónak kell létrehoznia. A hatásban részt vevő kőzetek ásványaik sokkjának bizonyítékát is mutatják.
Az egyik 76535 számú holdmintán, amely a lassú lehűlés és az ütéshatások hiányának bizonyítékát mutatta, megmaradt magának a megmaradása. Ez, a minta korával együtt, arra utal, hogy a Holdnak folyékony magja volt és egy dinamó által generált mágneses mező 4,2 milliárd évvel ezelőtt. Egy ilyen magdinamó összhangban van a konvektív hűtéssel. De mi van, ha vannak fiatalabb minták?
Az Erin Shea és munkatársai által a Science utóbbi időben közzétett új tanulmányok arra utalnak, hogy ez a helyzet. Shea asszony, a MIT végzős hallgatója és csapata megvizsgálta az 10020 mintát, egy 3,7 milliárd éves kanca bazaltot, amelyet az Apollo 11 űrhajósok hoztak vissza. Megmutatták, hogy az 10020 minta nem mutat sokkot az ásványi anyagokban. Becsléseik szerint a mintának több mint 12 napja van szüksége a lehűlésre, ami sokkal lassabb, mint egy ütés által kiváltott mágneses mező élettartama. Megállapították, hogy a minta nagyon erősen mágneses.
Tanulmányaikból Shea asszony és munkatársai arra a következtetésre jutottak, hogy a Holdnak körülbelül 3,7 milliárd évvel ezelőtt erős mágneses dinamikája volt, és ezért mozgó fémes magja. Ez jóval az idő után, amikor egy konvektív hűtődinamó leállt volna. Nem világos azonban, hogy a dinamó folyamatosan aktív-e 4,2 milliárd évvel ezelőtt, vagy ha a folyadékmagot mozgató mechanizmus ugyanaz volt a 4,2 és 3,8 milliárd évnél. Szóval, milyen egyéb módok vannak a folyékony mag mozgásának fenntartására?
Dr. Le Bars vezetésével, a francia és a belga tudósok egy csoportjának közelmúltbeli tanulmányai azt sugallják, hogy a nagy ütések megszabadíthatják a Holdot a Földdel való szinkron forgásból. Ez árapályokat okozna a folyékony magban, hasonlóan a Föld óceánjaihoz. Ezek az árapályok jelentős torzulásokat idéznének elő a mag-köpeny határán, ami nagy mennyiségű áramlást eredményezhet a magban, létrehozva egy dinamót.
Egy újabb, nemrégiben készült tanulmányban Dr. Dwyer és munkatársai azt sugallták, hogy a Hold spin tengelyének precessziója megkeverheti a folyékony magot. Ha a Hold korai közel lenne a Földhez, akkor a Hold spin tengelye hullámossá válna. Ez a precesszió különböző mozgásokat okozna a folyékony magban és az egymással szemben fekvő szilárd köpenyben, és a mag hosszú távú (több mint 1 milliárd év) mechanikus keverését eredményezi. Dr. Dwyer és csapata becslése szerint egy ilyen dinamika körülbelül 2,7 milliárd évvel ezelőtt természetesen leáll, amikor a Hold az idő múlásával elmozdult a Földtől, csökkentve annak gravitációs hatását.
Sajnos az 10020 minta vizsgálata által javasolt mágneses mező nem felel meg ezeknek a lehetőségeknek. Mindkét modell olyan mágneses tereket biztosítana, amelyek túl gyengék ahhoz, hogy az 10020 mintában megfigyelt erős mágnesesedést előidézzék. Ezen új eredmények magyarázata érdekében másik módszert kell találni a Hold folyékony magjának mobilizálására.
Forrás:
Egy hosszú életű holdmag-dinamó. Shea et al. Science 27, 2012. január, 453–456. doi: 10,1126 / science.1215359.
Hosszú életű holddinamó folyamatos mechanikus keveréssel. Le Bars és mtsai. Nature 479, 2011. november, 212–214. doi: 10.1038 / nature10564.
Ütésvezérelt dinamó a korai hold számára. Dwyer et al. Nature 479, 2011. november, 215–218. doi: 10.1038 / nature10565.
