Кредит: Pixabay/CC0 Общественный домен
Куда прошел магнетизм луны? Ученые озадачены этим вопросом на протяжении десятилетий, с тех пор, как вращение космического корабля приобрела признаки высокого магнитного поля в лунных поверхностных породах. Сама Луна сегодня не имеет врожденного магнетизма.
Теперь ученые MIT, возможно, решили загадку. Они предполагают, что комбинация древнего, слабого магнитного поля и большого, порождающего плазменного воздействия могла временно создать сильное магнитное поле, сконцентрированное на дальней стороне луны.
В исследовании, появившемся в журнале Science Advances, исследователи показывают с помощью подробного моделирования, что влияние, например, от большого астероида, могло создать облако ионизированных частиц, которые кратко охватили луну. Эта плазма транслировалась бы по луне и сосредоточена в противоположном месте от начального воздействия. Там плазма взаимодействовала бы и на мгновение усилила бы слабое магнитное поле Луны. Любые камни в регионе могли бы зафиксировать признаки повышенного магнетизма, прежде чем поле быстро ушло.
Эта комбинация событий может объяснить наличие высоко магнитных пород, обнаруженных в области возле Южного полюса, на дальней стороне луны. Как это происходит, один из самых больших бассейнов воздействия — бассейн Имбрия — расположен в прямо противоположном месте на ближней стороне Луны. Исследователи подозревают, что все, что оказало это воздействие, вероятно, выпустило облако плазмы, которое начало сценарий в их симуляциях.
«Существуют большие части лунного магнетизма, которые все еще необъяснимы», — говорит ведущий автор Исаак Нарретт, аспирант в отделе земли, атмосферных и планетарных наук (EAPS). «Но большинство сильных магнитных полей, измеряемых орбитальным космическим кораблем, можно объяснить этим процессом, особенно на дальней стороне луны».
Соавторы Нарретта включают Рона Оран и Бенджамин Вайс в Массачусетском технологическом институте, а также Катарина Милджкович в университете Кертина, Юси Чен и Габор Тот в Мичиганском университете в Анн-Арборе, и Элиас Мансбах, капт. Нуно Лурейро, профессор ядерной науки и инженерии в MIT, также внесла информацию и советы.
За солнцем
Ученые десятилетиями знали, что Луна держит остатки сильного магнитного поля. Образцы с поверхности Луны, возвращенные астронавтами на миссиях Аполлона НАСА 1960 -х и 70 -х годов, а также глобальные измерения луны, взятые, удаленно из -за эрегирования космического корабля, показывают признаки остатков магнетизма в поверхностных породах, особенно на дальней стороне луны.
Типичным объяснением поверхностного магнетизма является глобальное магнитное поле, генерируемое внутренним «динамо» или ядром расплавленного, сбивающего материала. Земля сегодня генерирует магнитное поле в процессе динамо, и считается, что луна когда -то могла сделать то же самое, хотя ее гораздо меньшее ядро приводило бы к гораздо более слабым магнитному полю, которое, возможно, не объясняет наблюдаемые высоко намагниченные породы, особенно на дальней стороне луны.
Альтернативная гипотеза, которую ученые время от времени тестировали, включает гигантское воздействие, которое создало плазму, которая, в свою очередь, усилила любое слабые магнитные поля. В 2020 году Оран и Вайс проверили эту гипотезу с моделированием гигантского воздействия на Луну, в сочетании с солнечным магнитным полем, которое слабым, когда он растягивается на землю и Луне.
При моделировании они проверили, может ли влияние на Луну усилить такое солнечное поле, достаточно, чтобы объяснить высоко магнитные измерения поверхностных пород. Выяснилось, что это не так, и их результаты, казалось, исключали, вызванные плазмой воздействие как роль в пропавшем магнетизме луны.
Откройте для себя последние в науке, технологии и пространстве с более чем 100 000 подписчиков, которые полагаются на Phys.org для Daily Insights. Подпишитесь на нашу бесплатную рассылку и получите обновления о прорывах, инновациях и исследованиях, которые имеют значение — ежедневно или еженедельно.
Всплеск и дрожь
Но в своем новом исследовании исследователи взяли другой такт. Вместо того, чтобы учитывать магнитное поле Солнца, они предположили, что луна когда -то принимала динамо, которое дало собственное магнитное поле, хотя и слабая. Учитывая размер его ядра, они подсчитали, что такое поле было бы около 1 микротесла, или в 50 раз слабее, чем поле Земли сегодня.
С этой отправной точки исследователи смоделировали большое воздействие на поверхность Луны, аналогичную тому, что создало бы бассейн Имбрия, на ближней стороне Луны. Используя удары удара от Катарины Милжкович, команда затем смоделировала облако плазмы, что такое воздействие создало бы как сила воздействия, испарившегося на поверхностном материале. Они адаптировали второй код, разработанный соавторами в Мичиганском университете, чтобы имитировать, как возникающая плазма будет течь и взаимодействовать со слабым магнитным полем Луны.
Эти симуляции показали, что в качестве плазменного облака возникло из -за удара, некоторые из них расширились бы до космоса, в то время как остальные будут транслироваться вокруг луны и сосредоточиться на противоположной стороне. Там плазма сжала бы и кратко усилила бы слабое магнитное поле Луны. По словам Нарретта, весь этот процесс, с момента, магнитное поле было усилено до того времени, когда оно срывается на базовый уровень, было бы невероятно быстро — где бы около 40 минут.
Было бы достаточно этого краткого окна, чтобы окружающие камни записывали мгновенный магнитный всплеск? Исследователи говорят, что да, с некоторой помощью другого влияния, связанного с воздействием.
Они обнаружили, что воздействие в масштабе имбриума послало бы волну давления через Луну, аналогичную сейсмическому шоку. Эти волны сходились бы к другой стороне, где шок был бы «дрожал» окружающие скалы, кратко расстраивая электроны породы — субатомные частицы, которые естественным образом ориентированы на свои спины на любое внешнее магнитное поле.
Исследователи подозревают, что скалы были шокированы так же, как плазма воздействия усилила магнитное поле Луны. По мере того, как электроны Скалы отошли назад, они приняли новую ориентацию в соответствии с мгновенным высоким магнитным полем.
«Как будто вы бросаете 52-картонную палубу в воздух, в магнитное поле, и у каждой карты есть иглу компас»,-говорит Вайс. «Когда карты возвращаются на землю, они делают это в новой ориентации. По сути, это процесс намагниченности».
Исследователи говорят, что этой комбинации динамо плюс большого воздействия в сочетании с ударной волной удара достаточно, чтобы объяснить высоко намагниченные поверхностные породы луны, особенно на дальней стороне. Одним из способов узнать наверняка является непосредственно попробовать камни для признаков шока и высокого магнетизма. Это может быть возможностью, так как камни лежат на дальней стороне, недалеко от Лунного Южного полюса, где такие миссии, как программа НАСА Артемис, планируют исследовать.
«В течение нескольких десятилетий на магнетизме Луны была своего рода загадка — это от ударов или от динамо?» Оран говорит. «И здесь мы говорим, что это немного и то, и другое, и это проверенная гипотеза, которая приятно».
Моделирование команды проводилось с использованием MIT Supercloud.
Информация от: Массачусетским технологическим институтом
