Исследователи нашли объяснение загадки магнитного поля Луны
Объяснение загадочного магнитного поля Луны, в присутствии которого там образовались некоторые породы, полученные в частности во время миссии НАСА «Аполлон», наконец нашли ученые, 13 января сообщает Phys.org.
Анализ лунных горных пород, полученных во время программы НАСА «Аполлон» с 1968 по 1972 год, показал, что некоторые из них, образовались в присутствии сильного магнитного поля, которое по силе соперничало с земным. Но было неясно, как тело размером с Луну могло создать такое сильное магнитное поле.
Теперь исследование, проведенное Университетом Брауна, показало, что гигантские скальные образования, проходящие сквозь мантию Луны, могли вызвать внутреннюю конвекцию, которая генерирует сильные магнитные поля. Исследователи считают, что эти процессы могли создавать периодически сильные магнитные поля в течение первого миллиарда лет истории Луны.
«Все, что мы думали о том, как магнитные поля генерируются ядрами планет, говорит нам о том, что тело размером с Луну не должно генерировать поле такой же силы, как у Земли, — сказал доцент Александр Эванс. — 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 это согласуется с тем, что мы знаем о внутренней части Луны».
Планетарные тела создают магнитные поля с помощью так называемого магнитного динамо. Медленно рассеивающееся тепло вызывает конвекцию расплавленных металлов в ядре планеты. Постоянное перемешивание электропроводящего материала — это то, что создает магнитное поле.
Сегодня на Луне отсутствует магнитное поле, и модели ее ядра предполагают, что она, вероятно, была слишком маленькой и ей не хватало конвективной силы, чтобы когда-либо создавать постоянно сильное магнитное поле. Для того чтобы ядро имело сильный конвективный отток, оно должно рассеивать много тепла.
Считается, что в самом начале своей истории Луна была покрыта океаном расплавленной породы. Когда огромный океан магмы начал остывать и затвердевать, минералы, такие как оливин и пироксен, которые были плотнее жидкой магмы, опустились на дно, в то время как менее плотные минералы, такие как анортозит, всплыли, образуя кору.
Оставшаяся жидкая магма была богата титаном, а также тепловыделяющими элементами, такими как торий, уран и калий, поэтому для затвердевания потребовалось немного больше времени. Когда этот слой титана наконец выкристаллизовался прямо под корой, он был плотнее, чем ранее затвердевшие минералы под ним. Со временем титановые образования просели сквозь менее плотную мантийную породу под ними, процесс, известный как гравитационный переворот.
Для этого нового исследования ученые смоделировали динамику того, как эти титановые образования могли бы затонуть, а также эффект, который они могли бы оказать, когда в конечном итоге достигнут ядра Луны. Анализ, основанный на текущем составе Луны и расчетной вязкости мантии, показал, что образования, скорее всего, распадутся на капли диаметром до 60 километров и будут периодически опускаться в течение примерно миллиарда лет.
Исследователи обнаружили, что когда каждая из этих капель в конечном итоге достигнет дна, они нанесут серьезный удар по динамо-машине ядра Луны. Находясь чуть ниже коры Луны, титановые образования должны были быть относительно прохладными по температуре, чем предполагаемая температура ядра.
Когда холодные капли соприкоснулись с горячим ядром после погружения, несоответствие температуры привело бы к усилению конвекции ядра — достаточной для создания магнитного поля на поверхности Луны такого же сильного или даже более сильного, чем у Земли.
Исследователи говорят, что за первый миллиард лет существования Луны могло произойти до 100 таких нисходящих событий, и каждое из них могло создать сильное магнитное поле, длящееся столетие или около того.
