Лунное магнитное поле исчезло всего миллиард лет назад

Расплавленное ядро Луны в представлении художника

Hernán Cañellas

Лунное магнитное поле исчезло на миллиард лет позже, чем считалось ранее — сообщают американские планетологи в статье, опубликованной в журнале Science Advances. Ученые заявляют, что оно могло существовать еще 2,5 миллиарда лет назад. К такому выводу исследователи пришли, изучив образец лунных пород, полученный миссией «Аполлон-15» в 1971 году.

Сегодня у Луны нет глобального магнитного поля, однако так было не всегда. Считается, что в промежутке между 4,25 и 3,56 миллиардов лет назад, лунное магнитное поле было похоже на Земное. По мнению ученых, оно создавалось бурным движением жидкостей внутри расплавленного ядра спутника — это называется магнитным динамо. Однако до сих пор было неизвестно, когда именно лунное магнитное поле исчезло: в предыдущих работах планетологи не могли четко сказать, пропало ли оно совсем 3,19 миллиарда лет назад, или продолжало существовать, просто в более слабой форме.

Чтобы ответить на этот вопрос, исследователи из Калифорнийского университета в Беркли и Массачусетского технологического института провели анализ фрагмента лунных пород. Образец, представляющий собой брекчию преимущественно из расплавленного стекла и обломков базальта, был взят из кратера Дюна в районе Моря Дождей. Согласно анализу соотношения изотопов аргона, частицы базальта сформировались из потоков лавы примерно 3,3 миллиарда лет назад. Стеклянная матрица, связывающая фрагменты воедино, вероятно образовалась после падения на Луну метеорита примерно 1 — 2,5 миллиарда лет назад.

Однако что более важно, во время падения расплавились частицы железа внутри базальта — металл потерял свою исходную намагниченность. По мере остывания стекла железо остыло, обретя намагниченность по направлению магнитного поля Луны, подобно стрелке компаса, сохранив таким образом следы его влияния.

Планетологи исследовали 20 взаимно ориентированных металлических зерен, находившихся в образцах, которые доставили астронавты лунной миссии «Аполлон-15». Сначала ученые, используя высокочувствительный магнитометр, измерили природные магнитные свойства образцов. Важно заметить, что за 45 лет хранения на Земле, зерна частично изменили свою намагниченность под действием земного магнитного поля. Однако авторам удалось по косвенным признакам установить, что и до доставки на Землю зерна железа были намагничены в одну сторону. Затем в лабораторной печи, где было снижено содержание кислорода, ученые нагрели образцы до высоких температур (от 600 до 780 градусов Цельсия), параллельно подвергнув их воздействию магнитного поля с известной индукцией. Исследователи измеряли, как будет меняться намагниченность пород по мере увеличения окружающей температуры.

«Вы видите, как [образец] намагничивается при нагреве в магнитном поле с известной силой, а затем вы сравниваете это магнитное поле с природным магнитным полем, измеренным ранее, и благодаря этому вы можете узнать, каким магнитное поле было в древности», — комментирует один из авторов работы, Бенджамин Вайс (Benjamin Weiss).

Эксперимент показал, что 1 — 2,5 миллиарда лет назад Луна обладала магнитным полем с индукцией 5 микротесла. Это примерно на два порядка слабее, чем 3 — 4 миллиарда лет назад. Такая огромная разница, по мнению исследователей, может указывать, что за лунное динамо отвечало два разных механизма. В частности, авторы работы предполагают, что до 3,56 миллиарда лет назад магнитное динамо создавала орбитальная прецессия Луны, которая находилась гораздо ближе к Земле, чем сейчас. Затем, когда спутник отдалился от нас, вероятно в силу вступил другой процесс, который поддерживал слабое магнитное поле еще, около миллиарда лет. Исследователи предполагают, что это была термохимическая конвекция. Затем, когда ядро постепенно остыло, магнитное динамо угасло.

Сейчас исследователи планируют изучить более молодые образцы лунных пород, чтобы выяснить, когда лунное магнитное поле исчезло окончательно. 

Недавно ученые подтвердили, существование магнитного поля необходимо для возникновения жизни на планете. Именно оно спасло атмосферу Земли от молодого Солнца. Кроме того, отсутствие магнитного поля считается одной из причин, по которой Марс потерял свою газовую оболочку.

Кристина Уласович

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.