|
Обратная сторона Луны расскажет о магнитном поле
|
|
|
|
В отличие от Земли, на Луне больше нет магнитного поля, создаваемого ядром. На нашей планете движение жидкого железа во внешнем ядре создает глобальное магнитное поле. Это так называемое геодинамо работает по тому же принципу, что и динамо-машина на велосипеде, которая преобразует механическое движение в электрическую энергию. «Сегодня не утихают жаркие споры о том, было ли на Луне в прошлом такое же динамо», — говорит Си Ян, аспирант кафедры наук о Земле и планетах Швейцарской высшей технической школы Цюриха. Дело в том, что результаты анализа образцов горных пород, доставленных на Землю астронавтами миссии «Аполлон», противоречивы.
|
|
|
|
«Некоторые исследователи предполагают, что в течение длительного периода между 4,25 и 3,5 миллиардами лет назад на Луне существовало сильное магнитное поле, в то время как другие не находят этому подтверждений», — говорит геофизик Анна Миттельхольц, преподаватель той же кафедры. Помимо теории о динамо, есть и другое возможное объяснение намагниченности лунных пород: процессы намагничивания могли быть вызваны ударами массивных метеоритов или астероидов.
|
|
|
|
Исследование, проведенное двумя исследователями ETH в сотрудничестве с коллегами из Института космических исследований DLR и Технического университета Берлина, теперь подтверждает теорию динамо. В нем делается вывод, что 4,2 миллиарда лет назад — через несколько сотен миллионов лет после своего образования — Луна действительно обладала внутренним магнитным полем.
|
|
|
|
|
|
|
Исследователи основывали свои выводы не на образцах горных пород, а на данных, собранных зондами на лунной орбите, таких как гравитационные измерения с помощью зондов НАСА "ГРААЛЬ" и модели магнитного поля, основанные на орбитальных измерениях, проведенных миссиями Lunar Prospector и Kaguya. Их исследование опубликовано в журнале Science Advances.
|
|
|
|
Окно во внутреннюю структуру Луны
|
|
|
|
В центре внимания - особый регион под названием Дьюар, расположенный на обратной стороне Луны, который мы никогда не увидим с Земли. "Область Дьюара - это настоящая удача: одна из самых сильных аномалий магнитного поля на обратной стороне Луны и отчетливая гравитационная аномалия пространственно совпадают там", - говорит Миттельхольц.
|
|
|
|
Это означает, что эта область содержит породу, которая более сильно намагничена и плотнее, чем где—либо еще. "Это одна из причин, по которой эта область является потенциальным окном во внутреннюю структуру Луны", - говорит Ян.
|
|
|
|
В большинстве случаев происхождение аномалий магнитного поля, измеренных с лунной орбиты, неизвестно. "Однако данные о гравитации дают нам представление о плотности и, следовательно, о материале под поверхностью", - объясняет Миттельхольц. "Там, где сигналы магнитного поля и гравитации совпадают, можно объединить их и отнести аномалию к определенной геологической структуре. Именно такую возможность предложил Дьюар".
|
|
|
|
И исследователи извлекли из этого максимум пользы: впервые они создали точную модель недр, совместно обработав данные о силе тяжести и магнитном поле.
|
|
|
|
Результат: в районе Дьюара, под поверхностью Луны, находится скальное образование шириной около 60 километров (37 миль), простирающееся на глубину около 9 километров (5,6 миль). Оно намного плотнее окружающей земной коры и при этом сильно намагничено. В сочетании с геохимией поверхности и дугообразным рельефом исследователи пришли к выводу, что это застывшая магма, поднявшаяся из недр — погребенный вулканический комплекс. Возраст сооружения — 4,2 миллиарда лет — можно определить по различным отложениям ударного материала на поверхности Луны.
|
|
Удивительно сильное магнитное поле
|
|
|
|
«Поскольку мы знаем, сколько железа содержится в таком горном теле, мы можем оценить минимальную напряженность магнитного поля, которая должна была быть при медленном остывании магмы. Для меня это очень важное открытие», — говорит Миттельхольц. Ян добавляет: «Мы выяснили, что магнитное поле на Луне в то время, скорее всего, было сильнее 10 микротесла. Сегодня на Земле напряженность магнитного поля составляет около 50 микротесла».
|
|
|
|
Исследователи исключают возможность того, что такое магнитное поле могло возникнуть в результате мощного удара. Дело в том, что область Дьюара находится за пределами районов, которые считаются наиболее вероятными источниками. «Таким образом, мы можем быть почти уверены, что магнитное поле возникло в результате более длительного процесса динамо-эффекта в ядре», — говорит Ян.
|
|
|
|
Однако остается неясным, как небольшое лунное ядро могло генерировать такое сильное магнитное поле. По этой причине исследователи из Швейцарской высшей технической школы Цюриха пока не считают вопрос о существовании древнего лунного динамо-эффекта полностью решенным. «Но мы рассматриваем этот вопрос с совершенно новой точки зрения», — говорит Миттельхольц. Таким образом, вопрос из разряда «Было ли динамо-эффекта?» перешел в разряд «Как он работал?».
|
|
Загадочные лунные вихри
|
|
|
|
Более того, исследование дает представление о другом загадочном явлении - лунных завихрениях. Эти яркие, изогнутые или полосатые узоры на поверхности Луны четко выделяются на фоне темного окружения. Где бы ни появлялись такие завихрения, исследователи всегда обнаруживают магнитную аномалию. На поверхности Луны в области Дьюара, расположенной над наблюдаемой аномалией, также наблюдается завихрение. Происхождение завихрений является предметом дискуссий.
|
|
|
|
Одно из возможных объяснений заключается в том, что завихрения образуются только там, где магнитное поле проходит по поверхности горизонтально, как в случае с завихрением Дьюара. Горизонтальное поле отклоняет солнечный ветер, тем самым защищая поверхность от атмосферных воздействий. В результате эта область остается ярче, чем ее окружение. "Это важная информация для будущих астронавтов", - говорит Миттельхольц. "Линии магнитного поля могут обеспечить защиту от солнечного ветра, а завихрения указывают на расположение таких созвездий".
|
|
|
|
Выводы исследователей также призваны помочь будущим лунным миссиям в выборе приоритетных целей для измерений на месте, и они могут помочь проанализировать лунные образцы, чтобы сделать выводы об истории эволюции магнитного поля Луны. "Этот метод также может быть применен к другим небесным телам для получения информации о планетарном динамо, основанной исключительно на данных с орбиты", - говорит Янг. Марс, например, представляет собой интересный случай, хотя в настоящее время у нас недостаточно качественных данных о нем.
|
|
|
|
Источник
|
