Kopš Apollo laikmeta zinātnieks ir zinājis, ka Mēness pagātnē bija sava veida magnētiskais lauks, bet tagad tāda nav. Jaunie Apollo Mēness paraugu pētījumi sniedz atbildi uz dažiem no šiem jautājumiem, taču tie rada arī daudz vairāk jautājumu, uz kuriem jāatbild.
Mēness paraugi, ko atgriezušās “Apollo” misijas, uzrāda magnetizāciju. Ieži tiek magnetizēti, kad tos silda un pēc tam atdzesē magnētiskajā laukā. Kamēr tās atdziest zemāk par Kurija temperatūru (aptuveni 800 grādi C, atkarībā no materiāla), iežos esošās metāla daļiņas sakārtojas gar apkārtējiem magnētiskajiem laukiem un sasalst šajā pozīcijā, izraisot paliekošu magnetizāciju.
Šo magnetizāciju var izmērīt arī no kosmosa. Apkārt pavadošo pavadoņu pētījumi rāda, ka Mēness magnetizācija sniedzas tālu ārpus reģioniem, no kuriem atlasīja Apollo astronauti. Visa šī magnetizācija nozīmē, ka Mēnesim tās agrīnajā vēsturē kādreiz bija jābūt magnētiskajam laukam.
Lielāko daļu magnētisko lauku, par kuriem mēs zinām Saules sistēmā, rada dinamo. Būtībā tas ietver konvekciju metāliskā šķidruma kodolā, kas efektīvi pārvieto metāla atomu elektronus, radot elektrisko strāvu. Pēc tam šī strāva ierosina magnētisko lauku. Tiek uzskatīts, ka pašu konvekciju virza dzesēšana. Kad ārējā serde atdziest, aukstākās daļas iesūcas iekšpusē un ļauj siltākajām iekšējām sekcijām virzīties uz āru.
Tā kā Mēness ir tik mazs, sagaidāms, ka aptuveni 4,2 miljardus gadu atpakaļ būs slēgts magnētiskais dinamo, kuru virza konvektīvā dzesēšana. Tātad pierādījumiem par magnetizāciju pēc šī laika būtu nepieciešams vai nu 1) enerģijas avots, kas nav dzesēšana, lai vadītu šķidrā serdeņa kustību, vai 2) pilnīgi atšķirīgs mehānisms magnētisko lauku radīšanai.
Laboratorijas eksperimenti ir ierosinājuši vienu no šīm alternatīvajām metodēm. Liela baseina veidošanās ietekme uz Mēness varētu radīt īslaicīgus magnētiskos laukus, kas tiks reģistrēti karstajos materiālos, kas izmestas trieciena gadījumā. Faktiski daži magnetizācijas novērojumi atrodas pretējā Mēness pusē (antipodā) no lieliem baseiniem.
Tātad, kā jūs varat pateikt, vai magnetizāciju klintī izveidoja pamata dinamo vai trieciena notikums? Trieciena radītie magnētiskie lauki ilgst tikai apmēram 1 dienu. Ja klints atdziest ļoti lēni, tas nepierakstīs tik īslaicīgu magnētisko lauku, tāpēc magnētisms, ko tas saglabā, ir jāizveido ar dinamo. Arī ieži, kas iesaistīti triecienos, uzrāda šoka izrakteņus.
Vienam Mēness paraugam ar numuru 76535, kas liecina par lēnu dzesēšanu un bez trieciena ietekmes, ir izteikta paliekošā magnetizācija. Tas līdz ar parauga vecumu liek domāt, ka Mēnesim bija šķidra serde un dinamo ģenerēts magnētiskais lauks pirms 4,2 miljardiem gadu. Šāds serdes dinamo atbilst konvektīvai dzesēšanai. Bet ko darīt, ja ir jaunāki paraugi?
Jaunie pētījumi, ko Erin Shea un viņas kolēģi nesen publicēja Science, liek domāt, ka tas tā varētu būt. Šea kundze, MIT maģistrantūras studente un viņas komanda pētīja paraugu 10020 - 3,7 miljardus gadu vecu ķēves bazaltu, ko atnesa Apollo 11 astronauti. Viņi parādīja, ka paraugs 10020 neuzrāda šoka pierādījumus par tā minerāliem. Viņi lēsa, ka parauga atdzišanai vajadzēja vairāk nekā 12 dienas, kas ir daudz lēnāk nekā trieciena izraisīta magnētiskā lauka kalpošanas laiks. Un viņi atklāja, ka paraugs ir ļoti spēcīgi magnetizēts.
No saviem pētījumiem Šea kundze un viņas kolēģi secina, ka pirms apmēram 3,7 miljardiem gadu Mēnesim bija spēcīgs magnētiskais dinamo un tāpēc kustīga metāla serde. Tas ir pēc brīža, kad konvekcijas dzesēšanas dinamika būtu apstājusies. Tomēr nav skaidrs, vai dinamo bija nepārtraukti aktīvs kopš 4,2 miljardiem gadu atpakaļ, vai arī mehānisms, kas pārvietoja šķidrumu, bija tas pats 4,2 un 3,8 miljardi gadu. Tātad, kādi ir citi veidi, kā noturēt šķidru serdi?
Jaunākie franču un beļģu zinātnieku grupas pētījumi Dr Le Bars vadībā liecina, ka lieli triecieni var atbloķēt Mēnesi no tā sinhronās rotācijas ar Zemi. Tas šķidruma kodolā radītu plūdmaiņas, līdzīgi kā Zemes okeāni. Šie galvenie plūdmaiņas radītu būtiskus izkropļojumus pie kodola mantijas robežas, kas varētu izraisīt liela mēroga plūsmas kodolā, izveidojot dinamo.
Citā nesenā pētījumā Dr Dwyer un kolēģi ieteica, ka Mēness griešanās ass precesija varētu maisa šķidruma kodolu. Mēness agrīnais tuvums Zemei būtu ļāvis Mēness spin-assi ļodzīties. Šī precesija izraisītu dažādas kustības šķidrajā kodolā un virs tā esošajā cietajā apvalkā, radot ilgstošu (ilgāk par 1 miljardu gadu) kodolu mehānisku maisīšanu. Dr Dwyer un viņa komanda lēš, ka šāda dinamika dabiski izslēgsies pirms apmēram 2,7 miljardiem gadu, kad Mēness laika gaitā attālinājās no Zemes, mazinot tā gravitācijas ietekmi.
Diemžēl magnētiskais lauks, ko ierosināja 10020 parauga pētījums, neatbilst nevienai no šīm iespējām. Abi šie modeļi nodrošinātu pārāk vājus magnētiskos laukus, lai iegūtu spēcīgu magnetizāciju, kas novērota paraugā 10020. Lai izskaidrotu šos jaunos atradumus, būs jāatrod cita metode Mēness šķidrā serdeņa mobilizēšanai.
Avoti:
Ilgstošs Mēness Core Dynamo. Šī, et al. Zinātne 27, 2012. gada janvāris, 453. – 456. doi: 10.1126 / science.1215359.
Ilgstošs Mēness dinamo, ko vada nepārtraukta mehāniskā maisīšana. Le Bars et al. Daba 479, 2011. gada novembris, 212.-214. doi: 10.1038 / daba10564.
Dinamiska ietekme uz triecienu agrā Mēness laikā. Dwyer et al. Daba 479, 2011. gada novembris, 215–218. doi: 10.1038 / daba10565.
