Кредит: Pixabay из Pexels
Лунные водовороты — это светлые извилистые образования на поверхности Луны, достаточно яркие, чтобы их можно было увидеть в телескоп на заднем дворе. Некоторые люди думают, что они похожи на мазки на абстрактной картине. Но это не просто художественные выдумки: изображения НАСА показывают, что усики некоторых лунных водоворотов простираются на сотни миль.
Лунные вихри не поддаются простому объяснению, но недавнее моделирование и данные космических аппаратов проливают свет на эту запутанную тайну. Данные показывают, что камни в водоворотах намагничены, и эти камни отклоняют или перенаправляют частицы солнечного ветра, которые постоянно бомбардируют Луну. Вместо этого удар принимают на себя близлежащие камни. Со временем соседние породы темнеют в результате химических реакций, вызванных столкновениями, а завитки остаются светлыми.
Но как намагничиваются камни в лунных спирали? Сегодня у Луны нет магнитного поля. Ни один астронавт или марсоход еще не посетил лунную спирали для исследования.
«Удары могут вызывать такие типы магнитных аномалий», — сказал Майкл Дж. Кравчински, доцент кафедры наук о Земле, окружающей среде и планетах в Университете Вашингтона в Сент-Луисе. Он отмечает, что метеориты регулярно доставляют богатый железом материал в области на поверхности Луны. «Но есть некоторые завихрения, где мы просто не уверены, как удар мог создать такую форму и такой размер».
Кравчински полагает, что более вероятно, что что-то другое локально намагнитило завихрения.
«Другая теория заключается в том, что под землей есть лава, которая медленно остывает в магнитном поле и создает магнитную аномалию», — сказал Кравчински, который разработал эксперименты для проверки этого объяснения. Его результаты опубликованы в журнале Journal of Geophysical Research: Planets.
Кравчински и первый автор исследования Юаньюань Лян, которая недавно получила докторскую степень. Доктор наук о Земле, окружающей среде и планетологии в Arts & Sciences измерил влияние различных комбинаций атмосферной химии и скорости магматического охлаждения на минерал под названием ильменит, чтобы увидеть, могут ли они вызвать намагничивающий эффект.
«Земные породы очень легко намагничиваются, потому что в них часто содержатся крошечные частицы магнетита, который является магнитным минералом», — сказал Кравчински. «Многие земные исследования, которые были сосредоточены на вещах с магнетитом, неприменимы к Луне, где нет этого гипермагнитного минерала».
Однако ильменит, который в изобилии встречается на Луне, также может вступать в реакцию и образовывать частицы металлического железа, которые при определенных условиях можно намагнитить, как обнаружили Кравчински и его команда.
«Меньшие зерна, с которыми мы работали, по-видимому, создавали более сильные магнитные поля, поскольку отношение площади поверхности к объему больше для меньших зерен по сравнению с более крупными зернами», — сказал Лян. «При большей площади открытой поверхности меньшим зернам легче подвергаться реакции восстановления».
«Наши аналоговые эксперименты показали, что в лунных условиях мы можем создать необходимый нам намагничиваемый материал. Поэтому вполне вероятно, что эти завихрения вызваны подповерхностной магмой», — сказал Кравчински, научный сотрудник Центра космических наук Макдоннелла при университете.
Определение происхождения лунных завихрений считается ключевым моментом в понимании того, какие процессы сформировали лунную поверхность, истории магнитного поля на Луне и даже того, как поверхности планет и лун в целом влияют на окружающую их космическую среду.
Это исследование поможет интерпретировать данные, полученные в ходе будущих миссий на Луну, особенно тех, которые исследуют магнитные аномалии на лунной поверхности. НАСА намерено отправить марсоход в область лунного вихря, известную как Райнер Гамма, в 2025 году в рамках миссии Lunar Vertex.
«Если вы собираетесь создавать магнитные аномалии методами, которые мы описываем, то подземная магма должна иметь высокое содержание титана», — сказал Кравчински. «Мы видели намеки на эту реакцию, создающую металлическое железо, в лунных метеоритах и в лунных образцах с Аполлона. Но все эти образцы представляют собой поверхностные потоки лавы, и наше исследование показывает, что охлаждение под землей должно значительно усилить эти реакции образования металла».
На данный момент его экспериментальный подход — лучший способ проверить предсказания о том, как невидимая лава может управлять магнитными эффектами таинственных лунных вихрей.
«Если бы мы могли просто углубиться, мы могли бы увидеть, происходит ли эта реакция», — сказал Кравчински. «Это было бы здорово, но пока это невозможно. Сейчас мы застряли на поверхности».
Информация от: Университетом Вашингтона в Сент-Луисе
