เป็นเวลาหลายทศวรรษที่นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่าระบบ Earth-Moon ก่อตัวขึ้นจากการชนกันระหว่างโลกกับวัตถุขนาดเท่าดาวอังคารประมาณ 4.5 พันล้านปีก่อน ทฤษฎีนี้อธิบายได้ว่าทำไมโลกและดวงจันทร์จึงมีความคล้ายคลึงกันในโครงสร้างและองค์ประกอบ ที่น่าสนใจมากคือนักวิทยาศาสตร์ได้กำหนดด้วยว่าในช่วงแรก ๆ ของประวัติศาสตร์ดวงจันทร์มีสนามแม่เหล็ก - เหมือนที่โลกทำทุกวันนี้
อย่างไรก็ตามการศึกษาใหม่ที่นำโดยนักวิจัยที่ MIT (พร้อมการสนับสนุนจาก NASA) ระบุว่าในครั้งเดียวสนามแม่เหล็กของดวงจันทร์อาจแข็งแกร่งกว่าโลก พวกเขายังสามารถวางข้อ จำกัด ที่เข้มงวดมากขึ้นเมื่อฟิลด์นี้พูดออกมาโดยอ้างว่ามันจะเกิดขึ้นประมาณ 1 พันล้านปีก่อน การค้นพบนี้ช่วยแก้ไขความลึกลับของกลไกที่ขับเคลื่อนสนามแม่เหล็กของดวงจันทร์เมื่อเวลาผ่านไป
การศึกษาซึ่งเพิ่งปรากฏในวารสาร วิทยาศาสตร์ก้าวหน้านำโดย Saied Mighani นักฟิสิกส์หินทดลองที่มีแผนก Earth, Atmospheric และ Planetary Science ของ MIT เขาเข้าร่วมโดยสมาชิกของ Berkeley Geochronology Center ที่ UC Berkeley และ China University of Geosciences โดยได้รับการสนับสนุนเพิ่มเติมจากดร. Benjamin Weiss ศาสตราจารย์ศาสตราจารย์ EAPS ที่มีชื่อเสียง
ในการสรุปผลสนามแม่เหล็กของโลกมีความสำคัญต่อชีวิตอย่างที่เรารู้ เมื่ออนุภาคลมสุริยะเข้ามาถึงโลกพวกมันจะถูกเบี่ยงเบนไปจากสนามนี้และก่อให้เกิดการกระแทกโค้งที่ด้านหน้าของโลกและแม่เหล็กที่อยู่ด้านหลัง อนุภาคที่เหลือจะถูกวางไว้บนขั้วแม่เหล็กที่พวกมันมีปฏิสัมพันธ์กับชั้นบรรยากาศของเราซึ่งทำให้ Aurorae มองเห็นในซีกโลกเหนือและซีกโลกใต้
มันไม่ได้มีไว้สำหรับสนามแม่เหล็กนี้บรรยากาศของโลกจะถูกลมพัดหายไปอย่างช้าๆในช่วงเวลาหลายพันล้านปีและกลายเป็นสถานที่ที่เย็นและแห้ง สิ่งนี้เชื่อว่าเป็นสิ่งที่เกิดขึ้นบนดาวอังคารซึ่งมีชั้นบรรยากาศที่หนาครั้งหนึ่งหมดลงระหว่าง 4.2 ถึง 3.7 พันล้านปีก่อนและน้ำของเหลวทั้งหมดบนพื้นผิวของมันก็หายไปหรือกลายเป็นน้ำแข็ง
ในช่วงหลายปีที่ผ่านมากลุ่ม Weiss ได้ช่วยสาธิตผ่านการศึกษาหินดวงจันทร์ที่ประมาณ 4 พันล้านปีก่อนดวงจันทร์ยังมีสนามแม่เหล็กแรงสูงประมาณ 100 microtelas ด้วยความแข็งแกร่ง (ในขณะที่โลกอยู่ที่ประมาณ 50 ไมโครวินาที) ในปี 2560 พวกเขาศึกษาตัวอย่างจากนักบินอวกาศอพอลโลซึ่งมีอายุประมาณ 2.5 พันล้านปีก่อนและพบสนามที่อ่อนแอกว่ามาก (น้อยกว่า 10 ไมโครวินาที)
กล่าวอีกนัยหนึ่งสนามแม่เหล็กของดวงจันทร์อ่อนตัวลงจากปัจจัยห้าถึง 4 และ 2.5 พันล้านปีก่อนจากนั้นก็หายไปโดยสิ้นเชิงเมื่อประมาณ 1 พันล้านปีก่อน ในเวลานั้นไวส์และเพื่อนร่วมงานของเขาตั้งทฤษฎีว่าอาจมีกลไกไดนาโมสองตัวในการตกแต่งภายในของดวงจันทร์ที่รับผิดชอบการเปลี่ยนแปลงนี้
ในระยะสั้นพวกเขาแย้งว่าเอฟเฟกต์ไดนาโมแรกอาจสร้างสนามแม่เหล็กที่แข็งแกร่งขึ้นเมื่อประมาณ 4 พันล้านปีก่อน จากนั้นเมื่อ 2.5 พันล้านปีก่อนมันถูกแทนที่ด้วยไดนาโมที่สองซึ่งมีอายุการใช้งานยาวนานกว่า แต่ยังคงไว้ซึ่งสนามแม่เหล็กที่อ่อนแอกว่ามาก ดังที่ดร. ไวส์อธิบายไว้ในข่าวของ MIT:
“ มีแนวคิดหลายประการเกี่ยวกับกลไกที่ขับเคลื่อนไดนาโมไดนาโมและคำถามคือคุณคิดได้อย่างไรว่าอันไหนที่ทำ ปรากฎว่าแหล่งพลังงานเหล่านี้มีอายุการใช้งานที่แตกต่างกัน ดังนั้นถ้าคุณสามารถคิดได้ว่าเมื่อไดนาโมปิดอยู่คุณสามารถแยกแยะระหว่างกลไกที่เสนอให้กับไดนาโมจันทรคติได้ นั่นคือจุดประสงค์ของบทความใหม่นี้”
จนถึงขณะนี้การได้รับหินบนดวงจันทร์ที่มีอายุน้อยกว่า 3 พันล้านปีถือเป็นความท้าทายครั้งสำคัญ สาเหตุของเรื่องนี้เกี่ยวข้องกับความจริงที่ว่ากิจกรรมภูเขาไฟซึ่งเป็นเรื่องธรรมดาในดวงจันทร์เมื่อ 4 พันล้านปีก่อนหยุดประมาณ 3 พันล้านปีก่อน โชคดีที่ทีม MIT สามารถระบุตัวอย่างหินหินจันทรคติสองดวงที่ได้รับจากนักบินอวกาศอพอลโลซึ่งสร้างขึ้นโดยผลกระทบเมื่อ 1 พันล้านปีก่อน
ในขณะที่หินเหล่านี้ถูกหลอมโดยแรงกระแทกและรวมตัวกันอีกครั้งดังนั้นการลบบันทึกแม่เหล็กของพวกเขาในกระบวนการทีมสามารถทดสอบพวกเขาเพื่อสร้างแม่เหล็กใหม่ของพวกเขา ขั้นแรกพวกเขาวิเคราะห์การวางแนวของอิเล็กตรอนของหินซึ่งไวส์อธิบายว่าเป็น "วงเวียนเล็ก ๆ " เนื่องจากพวกเขาอาจจัดตำแหน่งในทิศทางของสนามแม่เหล็กที่มีอยู่หรือปรากฏในทิศทางที่สุ่มโดยไม่มี
ในทั้งสองตัวอย่างทีมสำรวจหลังซึ่งแนะนำว่าหินที่เกิดขึ้นในสนามแม่เหล็กที่อ่อนแอมากไม่เกิน 0.1 microtes (อาจไม่มีเลย) ตามด้วยเทคนิคการนัดพบด้วยคลื่นวิทยุที่ถูกดัดแปลงสำหรับการศึกษาครั้งนี้โดย Weiss และ David L. Shuster (นักวิจัยจาก Berkeley Geochronology Center และผู้เขียนร่วมของการศึกษา) ผลลัพธ์เหล่านี้ยืนยันว่าหินมีอายุ 1 พันล้านปีแน่นอน
ในที่สุดทีมทำการทดสอบความร้อนกับตัวอย่างเพื่อตรวจสอบว่าพวกเขาสามารถให้บันทึกแม่เหล็กที่ดีในช่วงเวลาของผลกระทบ สิ่งนี้ประกอบไปด้วยการวางตัวอย่างทั้งสองไว้ในเตาอบและนำไปใช้กับอุณหภูมิสูงที่อาจเกิดจากการกระแทก เมื่อพวกเขาเย็นลงพวกเขาจะสัมผัสกับสนามแม่เหล็กที่สร้างขึ้นเทียมในห้องปฏิบัติการและยืนยันว่าพวกเขาสามารถบันทึกได้
ผลลัพธ์เหล่านี้ยืนยันว่าความแรงของสนามแม่เหล็กที่วัดโดยทีม (0.1 microteslas) นั้นถูกต้องและเมื่อ 1 พันล้านปีก่อนไดนาโมที่ให้พลังงานแก่สนามแม่เหล็กของดวงจันทร์ก็น่าจะสิ้นสุดลง ตามที่ไวส์แสดง:
“ สนามแม่เหล็กเป็นสิ่งที่คลุมเครือซึ่งแผ่กระจายไปทั่วอวกาศเหมือนสนามพลังที่มองไม่เห็น เราได้แสดงให้เห็นแล้วว่าไดนาโมที่ผลิตสนามแม่เหล็กของดวงจันทร์นั้นตายไประหว่าง 1.5 ถึง 1 พันล้านปีก่อนและดูเหมือนว่าจะขับเคลื่อนไปในทางที่คล้ายโลก”
การศึกษานี้ยังช่วยแก้ไขการถกเถียงโดยรอบสิ่งที่ทำให้ไดนาโมไดนาโมในระยะต่อมา ในขณะที่มีการเสนอทฤษฎีหลายข้อการค้นพบใหม่เหล่านี้สอดคล้องกับทฤษฎีที่ว่าการตกผลึกหลักมีความรับผิดชอบ โดยทั่วไปทฤษฎีนี้ระบุว่าแกนกลางของดวงจันทร์ตกผลึกตามเวลาทำให้การไหลของของเหลวที่มีประจุไฟฟ้าช้าลงและจับไดนาโม
แนะนำว่าก่อนหน้านี้ไวสส์ precession อาจมีความรับผิดชอบในการสร้างพลัง (แต่อายุสั้น) - ไดนาโมซึ่งจะทำให้เกิดสนามแม่เหล็กแรง นี่สอดคล้องกับความจริงที่ว่าเมื่อ 4 พันล้านปีก่อนดวงจันทร์นั้นคิดว่าโคจรรอบโลกเข้ามาใกล้มากขึ้น สิ่งนี้จะส่งผลให้แรงโน้มถ่วงของโลกมีผลกระทบต่อดวงจันทร์มากขึ้นทำให้เสื้อคลุมของมันสั่นสะเทือนและกวนกิจกรรมในแกนกลาง
เมื่อดวงจันทร์อพยพออกจากโลกอย่างช้าๆผลของการ precession ลดลงและเครื่องกำเนิดสนามแม่เหล็กจะลดลง เมื่อประมาณ 2.5 พันล้านปีก่อนการตกผลึกกลายเป็นกลไกสำคัญที่ไดนาโมดวงจันทร์ยังคงดำเนินต่อไปสร้างสนามแม่เหล็กที่อ่อนแอกว่าซึ่งยังคงอยู่จนกระทั่งแกนโลกชั้นนอกตกผลึกในที่สุดเมื่อพันล้านปีก่อน
การศึกษาเช่นนี้ยังสามารถช่วยไขปริศนาว่าทำไมดาวเคราะห์เช่นดาวศุกร์และดาวอังคารสูญเสียสนามแม่เหล็กของพวกเขา (มีส่วนทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศที่รุนแรง) และวิธีที่โลกอาจสูญเสียของตัวเองในสักวันหนึ่ง เมื่อพิจารณาถึงความสำคัญของการอยู่อาศัยความเข้าใจที่มากขึ้นเกี่ยวกับไดนาโมและสนามแม่เหล็กก็สามารถช่วยในการค้นหาดาวเคราะห์นอกระบบที่อาศัยอยู่ได้
