Dynamo ved månens hjerte drev engang magnetfelt svarende til Jorden

Da Apollo-astronauterne vendte tilbage til Jorden, de kom med 380,96 kg (839,87 lb) månesten. Fra undersøgelsen af ​​disse prøver, videnskabsmænd lærte meget om månens sammensætning, samt dens dannelses- og udviklingshistorie. For eksempel, det faktum, at nogle af disse klipper blev magnetiseret, afslørede, at det for omkring 3 milliarder år siden, månen havde et magnetfelt.

Meget ligesom Jorden, dette felt ville have været resultatet af en dynamo-effekt i månens kerne. Men indtil for nylig, videnskabsmænd har ikke været i stand til at forklare, hvordan månen kunne opretholde en sådan dynamo-effekt så længe. Men takket være en ny undersøgelse foretaget af et team af forskere fra Astromaterials Research and Exploration Science (ARES) Division ved NASAs Johnson Space Center, måske har vi endelig et svar.

For at opsummere, Jordens magnetiske kerne er en integreret del af det, der holder vores planet beboelig. Menes at være resultatet af en flydende ydre kerne, der roterer i den modsatte retning som planeten, dette felt beskytter overfladen mod meget af solens stråling. Det sikrer også, at vores atmosfære ikke langsomt fjernes af solvinden, hvilket er, hvad der skete med Mars.

Af hensyn til deres studie, som for nylig blev offentliggjort i tidsskriftet Earth and Planetary Science Letters , ARES-holdet søgte at bestemme, hvordan en smeltet, kværnende kerne kunne generere et magnetfelt på månen. Mens videnskabsmænd har forstået, hvordan månens kerne kunne have drevet et sådant felt i fortiden, de har været uklare med hensyn til, hvordan det kunne have været vedligeholdt det i så lang tid.

Med henblik herpå, ARES-holdet overvejede flere linjer af geokemiske og geofysiske beviser for at sætte begrænsninger på kernens sammensætning. Som Kevin Righter, lederen af ​​JSC's højtryks eksperimentelle petrologiske laboratorium og hovedforfatteren af ​​undersøgelsen, forklaret i en NASA pressemeddelelse:

"Vores arbejde binder fysiske og kemiske begrænsninger sammen og hjælper os med at forstå, hvordan månen erhvervede og vedligeholdt sit magnetfelt - et vanskeligt problem at tackle for ethvert indre solsystemlegeme. Vi skabte flere syntetiske kernesammensætninger baseret på de seneste geokemiske data fra månen , og afbalancerede dem ved trykket og temperaturen i månens indre."

Specifikt, ARES-forskerne udførte simuleringer af, hvordan kernen ville have udviklet sig over tid, baseret på varierende niveauer af nikkel, svovl- og kulstofindhold. Dette bestod i at tilberede pulver eller jern, nikkel, svovl og kulstof og blande dem i de rigtige forhold – baseret på nylige analyser af Apollo-stenprøver.

Når først disse blandinger var fremstillet, de udsatte dem for varme- og trykforhold i overensstemmelse med, hvad der eksisterer i månens kerne. De varierede også disse temperaturer og tryk baseret på muligheden for, at månen undergik temperaturændringer i løbet af sin tidlige og senere historie - dvs. varmere i løbet af sin tidlige historie og køligere senere.

Hvad de fandt var, at en månekerne bestående af jern/nikkel, der havde en lille mængde svovl og kulstof – specifikt 0,5 vægtprocent svovl og 0,375 vægtprocent kulstof – passede til regningen. En sådan kerne ville have et højt smeltepunkt og ville sandsynligvis være begyndt at krystallisere tidligt i månens historie, giver således den nødvendige varme til at drive dynamoen og drive et månens magnetfelt.

Dette felt ville til sidst være uddød, efter at varmestrømmen førte til, at kernen blev afkølet, dermed standsning af dynamo-effekten. Disse resultater giver ikke kun en forklaring på alle de palæomagnetiske og seismiske data, vi i øjeblikket har på månen, det er også i overensstemmelse med alt, hvad vi ved om månens geokemiske og geofysiske sammensætning.

Forud for dette, kernemodeller havde en tendens til at placere månens svovlindhold meget højere. Dette ville betyde, at det havde et meget lavere smeltepunkt, og ville have betydet, at krystallisering ikke kunne have fundet sted før meget senere i sin historie. Andre teorier er blevet foreslået, lige fra rene kræfter til stød, der giver den nødvendige varme til at drive en dynamo.

Imidlertid, ARES-teamets undersøgelse giver en meget enklere forklaring, og en, der tilfældigvis passer med alt, hvad vi ved om månen. Naturligt, der vil være behov for yderligere undersøgelser, før der er nogen form for sikkerhed om spørgsmålet. Ingen tvivl, dette vil først kræve, at mennesker etablerer en permanent forpost på månen for at udføre forskning.

Men det ser ud til, at foreløbig, et af de dybere mysterier i Jord-måne-systemet kan omsider blive løst.