ข้อมูลเชิงลึกใหม่เกี่ยวกับสนามแม่เหล็กลึกลับของดวงจันทร์

นับตั้งแต่ยุค Apollo นักวิทยาศาสตร์รู้ว่าดวงจันทร์มีสนามแม่เหล็กบางชนิดในอดีต แต่ตอนนี้ยังไม่มีสนามแม่เหล็กเลย การศึกษาใหม่ของกลุ่มตัวอย่าง Apollo lunar ตอบคำถามเหล่านี้บางส่วน แต่พวกเขาก็สร้างคำถามอีกมากมายที่จะต้องตอบ

ตัวอย่างดวงจันทร์ที่กลับมาจากภารกิจอพอลโลแสดงให้เห็นถึงหลักฐานของการสะกดจิต หินถูกทำให้เป็นแม่เหล็กเมื่อถูกทำให้ร้อนและทำให้เย็นลงในสนามแม่เหล็ก เมื่ออุณหภูมิต่ำกว่าคูรี (ประมาณ 800 องศาเซลเซียสขึ้นอยู่กับวัสดุ) อนุภาคโลหะในหินจะเรียงตัวตามแนวสนามแม่เหล็กรอบ ๆ และแช่แข็งในตำแหน่งนั้นทำให้เกิดการดึงดูดที่เหลืออยู่

การสะกดจิตนี้สามารถวัดได้จากอวกาศ การศึกษาจากดาวเทียมที่โคจรแสดงให้เห็นว่าการดึงดูดของดวงจันทร์ครอบคลุมได้ดีกว่าภูมิภาคที่กลุ่มนักบินอวกาศอพอลโลสุ่มตัวอย่าง การสะกดจิตทั้งหมดนี้หมายความว่าดวงจันทร์จะต้องมีสนามแม่เหล็กในบางจุดในประวัติศาสตร์ต้น

สนามแม่เหล็กส่วนใหญ่ที่เรารู้จักในระบบสุริยะนั้นถูกสร้างขึ้นโดยไดนาโม โดยพื้นฐานแล้วสิ่งนี้เกี่ยวข้องกับการพาความร้อนในแกนของเหลวโลหะซึ่งจะเคลื่อนย้ายอิเล็กตรอนของอะตอมโลหะอย่างมีประสิทธิภาพสร้างกระแสไฟฟ้า กระแสนี้เหนี่ยวนำให้เกิดสนามแม่เหล็ก การพาความร้อนของตัวเองนั้นเกิดจากการทำให้เย็นลง ในขณะที่แกนด้านนอกเย็นลงส่วนที่เย็นกว่าจะยุบลงไปด้านในและปล่อยให้ส่วนภายในที่อบอุ่นขึ้นออกไปด้านนอก

เนื่องจากดวงจันทร์มีขนาดเล็กมากไดนาโมแม่เหล็กที่ถูกขับเคลื่อนโดยการทำความเย็นแบบพาความร้อนจึงคาดว่าจะปิดตัวลงเมื่อประมาณ 4.2 พันล้านปีก่อน ดังนั้นหลักฐานของการสะกดจิตหลังจากเวลานี้จะต้องการอย่างใดอย่างหนึ่ง 1) แหล่งพลังงานอื่นนอกเหนือจากการระบายความร้อนเพื่อขับเคลื่อนการเคลื่อนที่ของแกนของเหลวหรือ 2) กลไกที่แตกต่างอย่างสิ้นเชิงสำหรับการสร้างสนามแม่เหล็ก

การทดลองในห้องปฏิบัติการแนะนำวิธีการอื่นเช่นหนึ่ง ผลกระทบที่เกิดขึ้นจากแอ่งขนาดใหญ่สามารถสร้างสนามแม่เหล็กอายุสั้นบนดวงจันทร์ซึ่งจะถูกบันทึกไว้ในวัสดุร้อนที่ถูกปล่อยออกมาในระหว่างการปะทะ ในความเป็นจริงการสังเกตของการสะกดจิตบางอย่างตั้งอยู่ที่ฝั่งตรงข้ามของดวงจันทร์ (ตรงข้าม) จากแอ่งใหญ่

ดังนั้นคุณจะบอกได้อย่างไรว่าการสะกดจิตในหินนั้นเกิดจากแกนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหรือเหตุการณ์ที่กระทบ สนามแม่เหล็กที่เกิดแรงกระแทกนั้นใช้เวลาเพียง 1 วันเท่านั้น ถ้าหินเย็นตัวลงช้ามากมันจะไม่บันทึกสนามแม่เหล็กอายุสั้นดังนั้นแม่เหล็กใด ๆ ที่มันคงต้องถูกผลิตโดยไดนาโม นอกจากนี้หินที่มีส่วนเกี่ยวข้องกับผลกระทบแสดงให้เห็นถึงหลักฐานของการกระแทกในแร่ธาตุของพวกเขา

ตัวอย่างดวงจันทร์หนึ่งดวงหมายเลข 76535 ซึ่งแสดงหลักฐานว่ามีการระบายความร้อนช้าและไม่มีผลกระทบต่อการสั่นสะเทือน นี่รวมถึงอายุของตัวอย่างแสดงให้เห็นว่าดวงจันทร์มีแกนของเหลวและสนามแม่เหล็กที่สร้างไดนาโมเมื่อ 4.2 พันล้านปีก่อน แกนไดนาโมดังกล่าวสอดคล้องกับการระบายความร้อนแบบพาความร้อน แต่ถ้ามีตัวอย่างที่อายุน้อยกว่าจะเป็นอย่างไร

การศึกษาใหม่ที่ตีพิมพ์เมื่อเร็ว ๆ นี้ในวิทยาศาสตร์โดย Erin Shea และเพื่อนร่วมงานของเธอแนะนำว่านี่อาจเป็นกรณี Ms Shea นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาของ MIT และทีมของเธอศึกษาตัวอย่าง 10020 ซึ่งเป็นหินบะซอลต์อายุ 3.7 พันล้านปีที่นำกลับมาโดยนักบินอวกาศ Apollo 11 พวกเขาแสดงให้เห็นว่าตัวอย่าง 10020 ไม่แสดงหลักฐานของการกระแทกในแร่ธาตุ พวกเขาประมาณว่าตัวอย่างใช้เวลามากกว่า 12 วันในการทำให้เย็นลงซึ่งช้ากว่าอายุการใช้งานของสนามแม่เหล็กที่เกิดแรงกระแทก และพวกเขาพบว่ากลุ่มตัวอย่างนั้นถูกดึงดูดด้วยแม่เหล็กอย่างมาก

จากการศึกษาของพวกเขานางสาวเชียและเพื่อนร่วมงานของเธอสรุปว่าดวงจันทร์มีไดนาโมแม่เหล็กที่แข็งแกร่งและดังนั้นแกนโลหะที่เคลื่อนไหวได้ประมาณ 3.7 พันล้านปีก่อน นี่เป็นเรื่องที่ดีหลังจากเวลาที่ไดนาโมการทำความเย็นแบบพาความร้อนจะปิดตัวลง อย่างไรก็ตามยังไม่ชัดเจนว่าถ้าไดนาโมทำงานอย่างต่อเนื่องมาตั้งแต่ 4.2 พันล้านปีก่อนหรือถ้ากลไกที่เคลื่อนที่แกนกลางของเหลวนั้นเหมือนกันที่ 4.2 และ 3.8 พันล้านปี แล้วมีวิธีอื่นอีกไหมที่จะทำให้แกนของเหลวเคลื่อนที่

การศึกษาล่าสุดโดยทีมนักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศสและเบลเยี่ยมนำโดยดร. เลอบาร์แนะนำว่าผลกระทบจำนวนมากสามารถปลดล็อกดวงจันทร์จากการหมุนรอบแบบซิงโครนัสกับโลก สิ่งนี้จะสร้างกระแสน้ำในแกนของเหลวคล้ายกับมหาสมุทรของโลก กระแสน้ำหลักเหล่านี้จะทำให้เกิดการบิดเบือนอย่างมีนัยสำคัญที่ขอบเขตแกนแมนเทิลซึ่งสามารถขับกระแสขนาดใหญ่ในแกนกลางสร้างไดนาโม

ในการศึกษาเมื่อเร็ว ๆ นี้ดร. ดเวเยอร์และเพื่อนร่วมงานแนะนำว่าการหมุนแกนของดวงจันทร์ล่วงหน้าสามารถ precoreion แกนกลางของเหลว ความใกล้ชิดดวงจันทร์ยุคแรกของโลกจะทำให้แกนหมุนของดวงจันทร์สั่นคลอน precession นี้จะทำให้เกิดการเคลื่อนไหวที่แตกต่างกันในแกนของเหลวและเสื้อคลุมที่เป็นของแข็งมากเกินไปทำให้เกิดการกวนเชิงกลที่ยาวนาน (มากกว่า 1 พันล้านปี) ดร. ดไวเยอร์และทีมประเมินว่าไดนาโมดังกล่าวจะปิดตัวลงประมาณ 2.7 พันล้านปีก่อนเมื่อดวงจันทร์เคลื่อนตัวออกจากโลกเมื่อเวลาผ่านไปโดยลดแรงโน้มถ่วงลง

น่าเสียดายที่สนามแม่เหล็กที่แนะนำโดยการศึกษาตัวอย่าง 10020 ไม่เหมาะกับความเป็นไปได้เหล่านี้ ทั้งสองรุ่นนี้จะให้สนามแม่เหล็กที่อ่อนแอเกินกว่าที่จะสร้างสนามแม่เหล็กที่แข็งแกร่งในตัวอย่าง 10020 อีกวิธีหนึ่งในการระดมแกนของเหลวของดวงจันทร์จะต้องพบเพื่ออธิบายผลการค้นพบใหม่เหล่านี้

แหล่งที่มา:
ไดนาโมคอร์ที่ยาวนานมายาวนาน Shea และคณะ วิทยาศาสตร์ 27, มกราคม 2012, 453-456 ดอย: 10.1126 / science.1215359

ไดนาโมที่มีอายุยืนยาวขับเคลื่อนด้วยการกวนเชิงกลอย่างต่อเนื่อง เลอบาร์และคณะ ธรรมชาติ 479, พฤศจิกายน 2011, 212-214 ดอย: 10.1038 / nature10564

ไดนาโมที่ขับเคลื่อนด้วยแรงกระแทกสำหรับดวงจันทร์ต้น Dwyer และคณะ ธรรมชาติ 479, พฤศจิกายน 2011, 215-218 ดอย: 10.1038 / nature10565