Это загадка, которая десятилетиями сбивала с толку ученых-планетологов, но новое исследование, проведенное экспертами из Университета Брауна в Провиденсе, штат Род-Айленд, может дать ответ.
Во время своего раннего формирования Луна была покрыта океаном жидкой магмы. В нем были различные типы камней, тонущих и всплывающих на поверхность. Некоторые из этих поверхностных камней были возвращены на Землю астронавтами НАСА «Аполлон». У некоторых были признаки формирования под действием сильного магнитного поля, у других - нет.Новое исследование утверждает, что это поле образовалось из-за погружения крупных камней в магму. Ученые утверждают, что скалы, проходящие через мантию ранней Луны, могут дать ключ к объяснению того, почему наш лунный спутник в прошлом имел магнитное поле.Луна недостаточно велика, чтобы иметь магнитное поле, подобное тому, которое окружает Землю, но образцы горных пород, доставленные на Землю астронавтами НАСА 50 лет назад, позволяют предположить, что они образовались в присутствии сильного магнитного поля, пишет dailymail.co.uk.Это загадка, которая десятилетиями сбивала с толку ученых-планетологов, но новое исследование, проведенное экспертами из Университета Брауна в Провиденсе, штат Род-Айленд , может дать ответ.Они предполагают, что ранняя Луна могла генерировать прерывистые мощные магнитные поля в результате погружения гигантских камней в жидкую мантию в течение первого миллиарда лет своего существования — до того, как она стала твердым телом.Это, по словам команды, объясняет, как некоторые из лунных камней сформировались под действием магнитного поля, несмотря на то, что сегодня нет никаких свидетельств того, что они были вокруг Луны.
Камни, возвращенные на Землю во время программы НАСА «Аполлон» с 1968 по 1972 год, предоставили огромное количество информации об истории Луны.Они помогли планетологам лучше понять, как она сформировалась, узнать, из чего она состоит, а теперь и как она развилась и потеряла магнитное поле.Анализ горных пород показал, что некоторые из них, по-видимому, образовались в присутствии сильного магнитного поля, по силе соперничающего с земным, а другие нет.Однако в течение десятилетий было неясно, как тело размером с Луну, составляющее четверть размера Земли, могло генерировать такое сильное магнитное поле.В этом новом исследовании ученые-геологи показывают, что гигантские скальные образования, проходящие сквозь мантию Луны, могли вызвать внутреннюю конвекцию, которая генерирует сильные магнитные поля.По словам исследователей, эти процессы могли периодически создавать сильные магнитные поля в течение первого миллиарда лет истории Луны.«Все, что мы думали о том, как магнитные поля генерируются планетарными ядрами, говорит нам о том, что тело размером с Луну не должно быть способно генерировать поле, столь же сильное, как у Земли», — сказал Александр Эванс, соавтор исследования, из Коричневый.«Но вместо того, чтобы думать о том, как непрерывно питать сильное магнитное поле в течение миллиардов лет, возможно, есть способ периодически получать поле высокой интенсивности».«Наша модель показывает, как это может произойти, и она согласуется с тем, что мы знаем о недрах Луны».Планетарные тела производят магнитные поля через так называемое динамо-ядро, медленно рассеивающее тепло вызывает конвекцию расплавленных металлов в ядре.
Постоянное взбалтывание электропроводящего материала создает магнитное поле, подобно тому, как ядро Земли создает магнитное поле.Сегодня у Луны отсутствует магнитное поле, и модели ее ядра предполагают, что она, вероятно, была слишком мала и ей не хватало конвективной силы, чтобы когда-либо создавать постоянно сильное магнитное поле.В случае с ранней луной, говорит Эванс, мантия, окружающая ядро, была ненамного холоднее, чем само ядро, и поскольку теплу ядра некуда было деваться, в ядре не было сильной конвекции.Но это новое исследование, проведенное в сотрудничестве с Соней Тикоо из Стэнфордского университета, показывает, как опускающиеся камни могли вызывать прерывистые конвективные импульсы.
Исследователи объяснили, что история этих тонущих камней начинается через несколько миллионов лет после образования Луны.Считается, что в самом начале своей истории, в течение миллиарда лет после образования, Луна была покрыта океаном расплавленной породы.Когда этот обширный океан магмы начал остывать и затвердевать, такие минералы, как оливин и приоксен, более плотные, чем жидкая магма, опустились на дно.Менее плотные минералы, такие как анортозит, всплывали наверх и образовывали корку.Оставшаяся жидкая магма была богата титаном, а также выделяющими тепло элементами, такими как торий, уран и калий, поэтому затвердевание заняло немного больше времени.Когда этот слой титана наконец кристаллизовался прямо под коркой, он был более плотным, чем ранее затвердевшие минералы под ним.Со временем титановые образования погрузились в менее плотную мантийную породу под ними, процесс, известный как гравитационный переворот.Для этого нового исследования Эванс и Тику смоделировали динамику того, как эти титановые образования должны были затонуть, а также эффект, который они могли бы иметь, когда в конечном итоге достигли ядра Луны.Основываясь на текущем составе Луны и предполагаемой вязкости ее мантии, команда прогнозирует, что образования разобьются на капли диаметром 37 миль и будут тонуть с перерывами в течение примерно миллиарда лет.Исследователи обнаружили, что когда каждый из этих сгустков в конечном итоге достигал дна, они давали сильный толчок динамо-машине лунного ядра.Находясь чуть ниже лунной коры, титановые образования должны были быть относительно прохладными по температуре — намного ниже, чем расчетная температура ядра, составляющая где-то между 2600 и 3800 градусов по Фаренгейту.Когда холодные капли соприкасались с горячим ядром после погружения, несоответствие температур могло привести к усилению конвекции ядра.
Этого было бы достаточно, чтобы создать магнитное поле на поверхности Луны, такое же сильное или даже более сильное, чем у Земли.«Вы можете представить это как каплю воды, падающую на горячую сковороду», — сказал Эванс.«У вас есть что-то очень холодное, что касается ядра, и вдруг может выйти много тепла. Это приводит к увеличению взбалтывания в ядре, что дает вам эти периодически сильные магнитные поля».Исследователи предсказали, что за первый миллиард лет существования Луны могло произойти до 100 таких нисходящих событий, и каждое из них могло создать сильное магнитное поле, продолжающееся столетие или около того.Эванс говорит, что прерывистая магнитная модель объясняет не только силу магнитных сигнатур, обнаруженных в образцах горных пород Аполлона, но и тот факт, что магнитные сигнатуры в коллекции Аполлона сильно различаются.Ученые-планетологи и геологи, изучающие эти образцы горных пород, обнаружили, что некоторые из них несут сильную магнитную сигнатуру, другие не имеют сигнатуры или имеют слабую сигнатуру.«Эта модель способна объяснить как интенсивность, так и изменчивость, которые мы наблюдаем в образцах Аполлона — то, что не смогла сделать ни одна другая модель», — сказал Эванс.«Это также дает нам некоторые временные ограничения на разрушение этого титанового материала, что дает нам лучшее представление о ранней эволюции Луны».Эта идея также поддается проверке, объяснил Эванс, подразумевая, что должны быть доказательства слабого магнитного фона на Луне, перемежающегося сильными событиями.Это должно быть очевидно в коллекции Аполлона, которую, по словам команды, можно обнаружить, изучив камни более подробно.По словам Эванса, в то время как сильные магнитные сигнатуры в образцах Аполлона торчали как больной палец, более слабым сигнатурам уделялось меньше внимания.Присутствие этих слабых сигнатур вместе с сильными дало бы этой новой идее большой импульс, который, наконец, мог бы положить конец магнетической тайне Луны.Результаты были опубликованы в журнале Nature Astronomy .
Добавьте новости «Курьер.Среда» в избранное ⭐ – и Google будет показывать их выше остальных.