כשמדובר בחקר כוכבי לכת, ירחים וכוכבים, שדות מגנטיים הם סוג של עניין גדול. נחשב כתוצאה של הסעה בכוכב לכת, שדות אלה יכולים להיות ההבדל בין כוכב לכת שמעורר חיים או להפוך לכדור סלע חסר חיים. במשך זמן מה, מדענים ידעו שיש לו שדה מגנטי של כדור הארץ, המופעל על ידי אפקט דינמו שנוצר על ידי הסעה בגרעין החיצוני שלו.
מדענים כבר סברו זה מכבר שלירח היה פעם שדה מגנטי, שגם הוא מופעל על ידי הסעה בליבה. בעבר האמינו כי שדה זה נעלם כמיליארד שנה לאחר שנוצר הירח (לפני כ -3 עד 3.5 מיליארד שנים). אולם על פי מחקר חדש שנערך על ידי מכון הטכנולוגיה של מסצ'וסטס (MIT), כעת נראה כי השדה המגנטי של הירח המשיך להתקיים עוד מיליארד שנים.
המחקר, שכותרתו "היסטוריה של שני מיליארד שנה לשושלת הירח", הופיע לאחרונה בכתב העת התקדמות מדעית. בראשות ד"ר סוניה טיקו, פרופסור עוזר באוניברסיטת רוטגר וחוקר לשעבר ב- MIT, ניתח הצוות סלעי ירח עתיקים שנאספו על ידי נאס"א אפולו 15 משימה. מה שהם מצאו היה כי הסלע הראה סימנים של הימצאות בשדה מגנטי כאשר נוצר לפני 1 עד 2.5 מיליארד שנה.
הגיל של מדגם הסלע הזה פירושו שהוא צעיר משמעותית מאחרים שהוחזרו על ידי משימות אפולו. בעזרת טכניקה שפיתחו, הצוות בדק את ההרכב הזגוגי של הדגימה בעזרת מגנומטר כדי לקבוע את תכונותיו המגנטיות. לאחר מכן הם חשפו את הדגימה לשדה מגנטי שנוצר במעבדה ולתנאים אחרים שהיו דומים לאלה שהיו קיימים על הירח כאשר הסלע היה נוצר.
הדבר נעשה על ידי הכנסת הסלעים לתנור מקופח חמצן מעוצב במיוחד, שנבנה בעזרת קלמנט סובט וטימוטי גרוב - שני חוקרים מהמחלקה למדעי האדמה, האטמוספירה והפלנטריה של MIT (EAPS) ושותפי מחברים ב- MIT המחקר. לאחר מכן הצוות חשף את הסלעים לסביבה עקיפה ונטולת חמצן וחימם אותם לטמפרטורות קיצוניות.
כפי שהסביר בנימין וייס - פרופסור למדעי הפלנטה ב- EAPS:
"אתה רואה כמה ממוגנט מתחמם להתחמם באותו שדה מגנטי ידוע, ואז אתה משווה את השדה הזה לשדה המגנטי הטבעי שמדדת לפני כן, וממנו אתה יכול להבין מה היה חוזק השדה הקדום ... בדרך זו, סוף סוף קיבלו מדידה מדויקת של שדה הירח. "
מכאן הם קבעו שהסלע הירחי הופך לממגנט בשדה עם חוזק של כ -5 מיקרוטסלה. זה חלש פי כמה מהשדה המגנטי של כדור הארץ כאשר הוא נמדד לפני השטח (25 - 65 מיקרוטסלס), ושני סדרי גודל חלשים יותר ממה שהיה לפני 3 עד 4 מיליארד שנים. ממצאים אלה היו משמעותיים למדי, מכיוון שהם עשויים לעזור לפתור תעלומה מתמשכת לגבי הירח.
בעבר חשדו המדענים כי השדה המגנטי של הירח מת 1.5 מיליארד שנה לאחר שנוצר הירח (לפני כשלושה מיליארד שנה). עם זאת, הם לא היו בטוחים אם התהליך הזה התרחש במהירות, או אם השדה המגנטי של הירח נמשך, אך במצב מוחלש. תוצאות המחקר מצביעות על כך שהשדה המגנטי אכן התמהמה במשך מיליארד שנים נוספות, והתפוגג לפני כ -2.5 מיליארד שנה.
כפי שווייס ציין, מחקר זה מעלה שאלות חדשות על ההיסטוריה הגיאולוגית של הירח:
הרעיון של שדה מגנטי פלנטרי המיוצר על ידי העברת מתכת נוזלית הוא רעיון שהוא באמת רק כמה עשרות שנים. מה שמפעיל תנועה זו על כדור הארץ וגופים אחרים, במיוחד על הירח, אינו מובן היטב. אנו יכולים להבין זאת על ידי הכרת חייו של הדינמו הירחי. "
במילים אחרות, ציר הזמן החדש של הירח מעורר ספק בתאוריה כי דינמו ירחי בלבד הוא זה שהניע את השדה המגנטי שלה בעבר. בעיקרון, כעת רואים בו אפשרות מובהקת כי השדה המגנטי של הירח הונע על ידי שני מנגנונים. בעוד שאחד התיר ליצור דינמו בליבה שהפעילה את השדה המגנטי שלה במשך מיליארד שנים טובות לאחר היווצרותו של הירח, אחת השנייה המשיכה להתקדם לאחר מכן.
בעבר, מדענים הציעו כי דינמו של הירח היה מונע על ידי משיכת הכבידה של כדור הארץ, מה שהיה יכול לגרום להתכווצות גאות ושפל בפנים הירח (ממש באותה צורה שבה כוח המשיכה העוצמתי של צדק ושבתאי מניע את הפעילות הגיאולוגית בפנים הירחים שלהם). בנוסף, הירח סובב פעם הרבה יותר קרוב לכדור הארץ, וזה אולי הספיק בכדי להניע את השדה המגנטי החזק שלו פעם.
עם זאת, הירח התרחק בהדרגה מכדור הארץ, ובסופו של דבר הגיע למסלולו הנוכחי לפני כשלושה מיליארד שנה. זה עולה בקנה אחד עם ציר הזמן של השדה המגנטי של הירח, שהחל להתפוגג בערך באותו זמן. פירוש הדבר הוא שלפני כשלושה מיליארד שנה, ללא המשיכה הכבדית של כדור הארץ, הגרעין התקרר לאט. מיליארד שנה לאחר מכן, התמצה הגרעין עד כדי כך שהוא עצר את השדה המגנטי של הירח. כמו שויס הסביר:
"ככל שהירח מתקרר, הליבה שלו פועלת כמו מנורת לבה - דברים בצפיפות נמוכה עולים בגלל שהוא חם או מכיוון שהרכבו שונה מזה של הנוזל שמסביב. כך אנו חושבים שהדינמו של כדור הארץ עובד, וזה מה שאנו מציעים שהדינמו הירחי המאוחר עשה גם כן ... כיום שדה הירח הוא למעשה אפס. ואנחנו עכשיו יודעים שזה נכבה איפשהו בין היווצרות הסלע הזה להיום. "
ממצאים אלה התאפשרו בזכות חלקם בזמינותם של סלעי ירח צעירים יותר. בעתיד, החוקרים מתכננים לנתח דגימות צעירות עוד יותר כדי לקבוע במדויק היכן הדינמו של הירח מת לגמרי. זה לא ישמש רק לאימות הממצאים של מחקר זה, אלא גם יכול להוביל לציר זמן מקיף יותר של ההיסטוריה הגאולוגית של הירח.
תוצאות מחקרים אלה ואחרים המבקשים להבין כיצד נוצר הירח ונשתנה עם הזמן, יעברו גם הם דרך ארוכה לקראת שיפור ההבנה שלנו כיצד התגלה כדור הארץ, מערכת השמש ומערכות חוץ-סולאריות.
