Από την εποχή του Απόλλωνα, οι επιστήμονες γνώριζαν ότι η Σελήνη είχε κάποιο είδος μαγνητικού πεδίου στο παρελθόν, αλλά δεν έχει τώρα. Νέες μελέτες σεληνιακών δειγμάτων Apollo απαντούν σε μερικές από αυτές τις ερωτήσεις, αλλά δημιουργούν επίσης πολλές ακόμη ερωτήσεις που πρέπει να απαντηθούν.
Τα σεληνιακά δείγματα που επέστρεψαν οι αποστολές του Απόλλωνα δείχνουν στοιχεία μαγνητισμού. Οι βράχοι μαγνητίζονται όταν θερμαίνονται και μετά ψύχονται σε μαγνητικό πεδίο. Καθώς κρυώνουν κάτω από τη θερμοκρασία Curie (περίπου 800 βαθμοί C, ανάλογα με το υλικό), τα μεταλλικά σωματίδια στο βράχο ευθυγραμμίζονται κατά μήκος των μαγνητικών πεδίων περιβάλλοντος και παγώνουν σε αυτήν τη θέση, παράγοντας ένα υπολειπόμενο μαγνητισμό.
Αυτός ο μαγνητισμός μπορεί επίσης να μετρηθεί από το διάστημα. Μελέτες από δορυφόρους σε τροχιά δείχνουν ότι ο μαγνητισμός της Σελήνης εκτείνεται πολύ πέρα από τις περιοχές που έχουν δειχθεί από αστροναύτες του Απόλλωνα. Όλος αυτός ο μαγνητισμός σημαίνει ότι η Σελήνη πρέπει να είχε μαγνητικό πεδίο σε κάποιο σημείο της πρώιμης ιστορίας της.
Τα περισσότερα μαγνητικά πεδία που γνωρίζουμε στο Ηλιακό Σύστημα παράγονται από ένα δυναμό. Βασικά, αυτό συνεπάγεται μεταφορά σε έναν μεταλλικό υγρό πυρήνα, ο οποίος κινεί αποτελεσματικά τα ηλεκτρόνια των μεταλλικών ατόμων, δημιουργώντας ένα ηλεκτρικό ρεύμα. Αυτό το ρεύμα στη συνέχεια προκαλεί μαγνητικό πεδίο. Η ίδια η μεταφορά θεωρείται ότι οδηγείται από ψύξη. Καθώς ο εξωτερικός πυρήνας κρυώνει, τα ψυχρότερα τμήματα βυθίζονται στο εσωτερικό και αφήνουν τα θερμότερα εσωτερικά τμήματα να κινούνται προς τα έξω προς το εξωτερικό.
Επειδή το φεγγάρι είναι τόσο μικρό, ένα μαγνητικό δυναμό που οδηγείται από θερμική ψύξη αναμένεται να έχει κλείσει κάποια στιγμή πριν από περίπου 4,2 δισεκατομμύρια χρόνια. Έτσι, τα αποδεικτικά στοιχεία μαγνητισμού μετά από αυτό το χρονικό διάστημα χρειάζονται είτε 1) πηγή ενέργειας διαφορετική από την ψύξη για να οδηγήσουν την κίνηση ενός υγρού πυρήνα, ή 2) έναν εντελώς διαφορετικό μηχανισμό για τη δημιουργία μαγνητικών πεδίων.
Εργαστηριακά πειράματα έχουν προτείνει μια τέτοια εναλλακτική μέθοδο. Μεγάλες κρούσεις λεκάνης θα μπορούσαν να παράγουν βραχύβια μαγνητικά πεδία στη Σελήνη, τα οποία θα καταγράφηκαν στα καυτά υλικά που εκτοξεύτηκαν κατά τη διάρκεια του συμβάντος κρούσης. Στην πραγματικότητα, ορισμένες παρατηρήσεις μαγνητισμού βρίσκονται στην αντίθετη πλευρά της Σελήνης (ο αντίποδας) από μεγάλες λεκάνες.
Λοιπόν, πώς μπορείτε να καταλάβετε εάν ο μαγνητισμός σε ένα βράχο σχηματίστηκε από ένα δυναμό πυρήνα ή ένα γεγονός κρούσης; Λοιπόν, τα μαγνητικά πεδία που προκαλούνται από κρούση διαρκούν μόνο περίπου 1 ημέρα. Εάν ένας βράχος κρυώσει πολύ αργά, δεν θα καταγράψει τόσο βραχύβιο μαγνητικό πεδίο, οπότε οποιοσδήποτε μαγνητισμός διατηρεί πρέπει να έχει παραχθεί από ένα δυναμό. Επίσης, οι βράχοι που έχουν εμπλακεί σε κρούσεις δείχνουν ενδείξεις σοκ στα ορυκτά τους.
Ένα σεληνιακό δείγμα, ο αριθμός 76535, το οποίο δείχνει ενδείξεις βραδείας ψύξης και χωρίς εφέ σοκ, έχει έναν ξεχωριστό απομεινάρια μαγνητισμού. Αυτό, μαζί με την ηλικία του δείγματος, υποδηλώνει ότι η Σελήνη είχε υγρό πυρήνα και μαγνητικό πεδίο που δημιουργήθηκε από δυναμό πριν από 4,2 δισεκατομμύρια χρόνια. Ένα τέτοιο δυναμό πυρήνα είναι σύμφωνο με τη συναγωγική ψύξη. Τι γίνεται όμως αν υπάρχουν νεότερα δείγματα;
Νέες μελέτες που δημοσιεύθηκαν πρόσφατα στο Science από την Erin Shea και τους συναδέλφους της δείχνουν ότι αυτό μπορεί να ισχύει. Η κα Shea, μια μεταπτυχιακή φοιτήτρια στο MIT, και η ομάδα της μελέτησαν το δείγμα 10020, ένα βασάλτη φοράδας 3,7 δισεκατομμυρίων ετών που έφερε πίσω από τους αστροναύτες του Απόλλωνα 11. Έδειξαν ότι το δείγμα 10020 δεν δείχνει καμία ένδειξη σοκ στα ορυκτά του. Εκτίμησαν ότι το δείγμα χρειάστηκε περισσότερο από 12 ημέρες για να κρυώσει, κάτι που είναι πολύ πιο αργό από τη διάρκεια ζωής ενός μαγνητικού πεδίου που προκαλείται από κρούση. Και διαπίστωσαν ότι το δείγμα μαγνητίζεται πολύ έντονα.
Από τις μελέτες τους, η κα Shea και οι συνάδελφοί της καταλήγουν στο συμπέρασμα ότι η Σελήνη είχε ένα ισχυρό μαγνητικό δυναμό και ως εκ τούτου κινούμενο μεταλλικό πυρήνα, περίπου 3,7 δισεκατομμύρια χρόνια πριν. Αυτό είναι πολύ μετά την πάροδο του χρόνου που θα είχε κλείσει ένα δυναμό ψύξης. Δεν είναι σαφές, ωστόσο, εάν το δυναμό ήταν συνεχώς ενεργό από 4,2 δισεκατομμύρια χρόνια πριν, ή εάν ο μηχανισμός που μετακίνησε τον υγρό πυρήνα ήταν ο ίδιος στα 4,2 και 3,8 δισεκατομμύρια χρόνια. Λοιπόν, ποιοι άλλοι τρόποι υπάρχουν για να διατηρηθεί ο υγρός πυρήνας σε κίνηση;
Πρόσφατες μελέτες από μια ομάδα Γάλλων και Βέλγων επιστημόνων, με επικεφαλής τον Δρ Le Bars, υποδηλώνουν ότι οι μεγάλες επιπτώσεις μπορούν να ξεκλειδώσουν τη Σελήνη από τη σύγχρονη περιστροφή της με τη Γη. Αυτό θα δημιουργούσε παλίρροιες στον υγρό πυρήνα, σαν τους ωκεανούς της Γης. Αυτές οι παλίρροιες του πυρήνα θα προκαλούσαν σημαντικές στρεβλώσεις στο όριο του πυρήνα-μανδύα, οι οποίες θα μπορούσαν να οδηγήσουν ροές μεγάλης κλίμακας στον πυρήνα, δημιουργώντας ένα δυναμό.
Σε μια άλλη πρόσφατη μελέτη, ο Δρ Dwyer και οι συνεργάτες του πρότειναν ότι η ύφεση του άξονα σεληνιακής περιστροφής θα μπορούσε να αναδεύσει τον υγρό πυρήνα. Η εγγύτητα της πρώιμης Σελήνης με τη Γη θα έκανε τον άξονα περιστροφής της Σελήνης να ταλαντεύεται. Αυτή η μετάπτωση θα προκαλούσε διαφορετικές κινήσεις στον υγρό πυρήνα και τον υπερκείμενο στερεό μανδύα, δημιουργώντας μηχανική ανάδευση του πυρήνα μακράς διαρκείας (περισσότερο από 1 δισεκατομμύριο χρόνια). Ο Δρ Dwyer και η ομάδα του εκτιμούν ότι ένα τέτοιο δυναμό θα κλείσει φυσικά πριν από περίπου 2,7 δισεκατομμύρια χρόνια καθώς η Σελήνη απομακρύνθηκε από τη Γη με την πάροδο του χρόνου, μειώνοντας τη βαρυτική της επιρροή.
Δυστυχώς, το μαγνητικό πεδίο που προτείνεται από τη μελέτη του δείγματος 10020 δεν ταιριάζει σε καμία από αυτές τις δυνατότητες. Και τα δύο αυτά μοντέλα θα παρέχουν μαγνητικά πεδία που είναι πολύ αδύναμα για να έχουν παραγάγει τον ισχυρό μαγνητισμό που παρατηρείται στο δείγμα 10020. Μια άλλη μέθοδος κινητοποίησης του υγρού πυρήνα της Σελήνης θα πρέπει να βρεθεί για να εξηγήσει αυτά τα νέα ευρήματα.
Πηγές:
Ένα δυναμικό σεληνιακό πυρήνα μακράς διαρκείας. Shea, et αϊ. Science 27, Ιανουάριος 2012, 453-456. doi: 10.1126 / science.1215359.
Ένα μακράς διάρκειας σεληνιακό δυναμό που οδηγείται από συνεχή μηχανική ανάδευση. Οι Le Bars et al. Nature 479, Νοέμβριος 2011, 212-214. doi: 10.1038 / nature10564.
Ένα δυναμό βάσει κρούσης για την πρώιμη Σελήνη. Οι Dwyer et al. Nature 479, Νοέμβριος 2011, 215-218. doi: 10.1038 / nature10565.
