Mėnulio magnetizmo paslaptys: nauji tyrimai atskleidžia stiprių magnetinių sričių kilmę

Jau dešimtmečius mokslininkai svarsto, kodėl tam tikrose Mėnulio uolienose, ypač tolimojoje pietinėje polinėje srityje, aptinkamos neįprastai stiprios magnetizmo zonos. Skirtingai nei Žemė, kurios galingą globalų magnetinį lauką sukuria skystas išorinis branduolys, Mėnulio magnetiniai požymiai yra silpni ir netolygūs – daugiausia sutelkti plutoje. Tad kaip paaiškinti, kodėl kai kurios mėnulio uolienos demonstruoja daug stipresnį magnetizmą nei tikėtasi?

Istoriniai tyrimai ir netikėti Apollo atradimai

Išsamesnės Mėnulio magnetizmo studijos prasidėjo 1959 m., kai Sovietų Sąjungos misija Luna 1 patvirtino, kad Mėnulis neturi reikšmingo magnetinio lauko. Vėlesni orbitiniai stebėjimai ir iš Apollo misijų grąžinti mėginiai parodė, kad Mėnulio plutoje egzistuoja silpni, lokaliai pasiskirstę magnetiniai laukai, kuriems dažnai įtaką turi Saulės vėjas ir kosminė radiacija. Tačiau kai kurių Apollo mėginių analizės parodė, kad šios uolienos formavosi stipriame magnetiniame lauke – tai neatitinka dabartinių Mėnulio sąlygų.

Šis neatitikimas paskatino diskusijas ir skirtingas teorijas: ar Mėnulis kažkada turėjo stiprų globalų magnetinį lauką (t. y. mėnulio dinamo), ar galbūt už magnetizmo protrūkius atsakingi stambūs asteroidų smūgiai.

Naujos įžvalgos: Katastrofiški smūgiai ir plazmos debesys

Planetos mokslininkų komanda iš Masačusetso technologijos instituto (MIT) pasiūlė naują paaiškinimą, kuris galėtų visam laikui išspręsti mėnulio magnetizmo mįslę. Neseniai recenzuotame tyrime jie teigia, kad masyvūs, milžiniškus kraterius formuojantys smūgiai trumpam galėjo sustiprinti senovinį Mėnulio magnetinį lauką, sukurdami didelius jonizuotos plazmos debesis.

Pasak Dr. Isaac Narrett, pagrindinio tyrimo autoriaus ir MIT planetos mokslininko, modeliavimas rodo, kad pakankamai dideles asteroidas atsitrenkęs į Mėnulio paviršių, išgarina didžiulius kiekius medžiagos, taip sukuriant greitai besiplečiantį plazmos debesį. Tam tikrą laiką – apie 40 minučių, pagal jų modelį – ši plazma sąveikauja su jau esamu silpnu Mėnulio magnetiniu lauku ir laikinai jį sustiprina, magnetizuodama artimiausias uolienas.

„Daug metų daugelis mėnulio magnetizmo aspektų liko be paaiškinimo. Mūsų tyrimas rodo, kad laikini procesai, ypač Mėnulio tolimojoje pusėje, gali būti atsakingi už daugumą stiprių magnetinių anomalijų, kurias matuoja orbitiniai aparatai“, – teigia Narrett.

Mare Imbrium katastrofos reikšmė

Vienas didžiausių Mėnulio smūginių baseinų – Mare Imbrium – tapo svarbiausiu įrodymu MIT komandos teorijoje. Stipriai magnetizuotų uolienų vieta pietiniame tolimojo Mėnulio poliuje beveik tiksliai atitinka Mare Imbrium antipodą – tašką Mėnulio paviršiuje, esantį priešingoje pusėje. MIT modeliai rodo, kad šio milžiniško smūgio smūginė banga galėjo pereiti per visą Mėnulio vidų ir susikoncentruoti pietų poliaus regione. Ten ši banga, sąveikaudama su plazmos debesiu, galėjo ženkliai sustiprinti vietinį magnetinį lauką būtent tada, kai uolienos vėso ir tvirtėjo.

„Tai galima palyginti su tuo, tarsi mesti kortų kaladę su mažais magnetais į orą laikino magnetinio lauko viduje“, – aiškina MIT tyrėjas Benjamin Weiss. „Kol kortos krenta, jų išsidėstymas nustatomas pagal laikinai sustiprėjusį magnetinį lauką – taip įrašomas magnetinis signalas į akmenį.“

Mėnulio magnetizmas: dynamo ir smūgių sąveika

MIT komanda daro prielaidą, kad ankstyvoje Mėnulio istorijoje veikė dinamo – tikėtina, jį sukūrė dalinai išsilydęs branduolys, generuodamas lauką, sudarantį tik 2% dabartinio Žemės lauko stiprumo. Tyrimai parodė, kad galingas meteoroido smūgis kartu su esamu (kad ir silpnu) vidiniu lauku gali geriau paaiškinti aukštą magnetizaciją tam tikrose Mėnulio vietose, nei ankstesni modeliai.

Tai sujungia dvi pagrindines hipotezes: užuot Mėnulio magnetizmą aiškinę tik buvusia dynamo ar tik smūginių įvykių pasekmėmis, šis tyrimas pabrėžia jų sinergiją. Prieš tai buvęs dinamo buvo fonas, o reti, labai energetiški smūgiai tapo stipraus vietinio magnetizmo priežastimi, likusia uolienose iki šių laikų.

Ateities misijos ir patikrinimas – Artemis era

NASA Artemis programa, ruošianti astronautus kelionei link Mėnulio pietinio ašigalio, žada naujų galimybių galutinai išspręsti Mėnulio magnetizmo paslaptis. Mokslininkai tikisi, kad nauji mėginiai iš vietų, pasižyminčių stipriomis magnetinėmis anomalijomis tolimojoje Mėnulio pusėje, ypač netoli pietinio poliaus, galėtų pateikti lemiamų įrodymų apie plazmos-debesies sustiprinimo scenarijų. Šios misijos ne tik leis išbandyti naujausius planetinio magnetizmo modelius, bet ir suteiks daugiau žinių apie Mėnulio geofiziką bei kitų uolingų planetų magnetinius reiškinius.

Išvados

Minkštinant Mėnulio uolienų magnetizmo paslaptį, vis labiau tikėtina, kad praeityje įvyko trumpalaikiai, sproginiai procesai, kai katastrofiški smūgiai, sąveikaudami su silpnu senoviniu dynamo, suteikė uolienoms netikėtai stiprius magnetinius bruožus. Artėjančios Mėnulio misijos surinks naujų duomenų, užtikrinančių, kad planetų mokslas išlieka tarsi detektyvinis tyrimas – kiekvienas naujas mėginys priartina mus prie aiškesnio Mėnulio vystymosi ir jį formavusių kosminių jėgų supratimo.