מאז עידן אפולו, המדען ידע שלירח היה סוג כלשהו של שדה מגנטי בעבר, אך אין לו כעת אחד. מחקרים חדשים שנערכו על דגימות ירח של אפולו עונים על כמה מהשאלות הללו, אך הם גם יוצרים שאלות רבות נוספות שיש לענות עליהן.
דגימות הירח שהוחזרו על ידי משימות אפולו מראות עדות למגנטציה. סלעים ממוגנטים כאשר הם מחוממים ואז מקוררים אותם בשדה מגנטי. כאשר הם מתקררים מתחת לטמפרטורת הקארי (בערך 800 מעלות צלזיוס, תלוי בחומר), החלקיקים המתכתיים בסלע עומדים לאורך שדות מגנטיים מסביב ומקפיאים במיקום זה, ומייצרים ממגנטיות שארית.
ניתן למדוד את המגנטציה הזו גם מהחלל. מחקרים שנעו סביב לוויינים מראים כי המגנטציה של הירח משתרעת הרבה מעבר לאזורים שנדגמו על ידי אסטרונאוטים של אפולו. כל המגנטציה הזו פירושה שלירח היה כנראה שדה מגנטי בשלב כלשהו בהיסטוריה המוקדמת שלו.
מרבית השדות המגנטיים שאנו מכירים במערכת השמש נוצרים על ידי דינמו. בעיקרון זה כרוך בסיעור בליבה נוזלית מתכתית, שמניעה ביעילות את האלקטרונים של אטומי המתכת ויוצרת זרם חשמלי. לאחר מכן זרם זה גורם לשדה מגנטי. ההסעה עצמה נחשבת מונעת על ידי קירור. כאשר הליבה החיצונית מתקררת, החלקים הקרים יותר שוקעים בפנים ומאפשרים לקטעי הפנים החמים יותר לנוע כלפי חוץ כלפי חוץ.
מכיוון שהירח כה קטן, דינמו מגנטי המונע על ידי קירור משכנע צפוי להיסגר זמן מה לפני כ -4.2 מיליארד שנה. אם כן, עדות למגנטציה לאחר זמן זה תצטרך 1) מקור אנרגיה שאינו קירור בכדי להניע את התנועה של גרעין נוזלי, או 2) מנגנון שונה לחלוטין ליצירת שדות מגנטיים.
ניסויי מעבדה הציעו שיטה חלופית כזו. פגעים גדולים היוצרים אגן יכולים לייצר שדות מגנטיים קצרי מועד על הירח, שיירשמו בחומרים החמים שנפלטו במהלך אירוע ההשפעה. למעשה, כמה תצפיות על מגנטציה ממוקמות בצד הנגדי של הירח (האנטי-קוד) מאגנים גדולים.
אז, איך אתה יכול לדעת אם מגנטציה בסלע נוצרה על ידי דינמו ליבה או אירוע השפעה? ובכן, שדות מגנטיים הנגרמים מההשפעה נמשכים רק ביום אחד. אם סלע התקרר לאט מאוד, הוא לא היה מתעד שדה מגנטי כה קצר מועד, ולכן כל מגנטיות שהוא שומר עליו בטח הופקה על ידי דינמו. כמו כן, סלעים שהיו מעורבים בהשפעות מראים עדות להלם במינרלים שלהם.
דגימת ירח אחת, מספר 76535, המציגה עדות להתקררות איטית וללא השפעות זעזוע, היא בעלת מגנטציה שארית. זה, יחד עם גיל הדגימה, רומז שלירח היה גרעין נוזלי ושדה מגנטי שנוצר על ידי דינמו לפני 4.2 מיליארד שנה. דינמו ליבה כזה תואם את הקירור ההסברתי. אבל, מה אם יש דוגמאות צעירות יותר?
מחקרים חדשים שפורסמו לאחרונה במדע על ידי ארין שי וחבריה טוענים שזה יכול להיות. גב 'שיאה, סטודנטית לתואר שני ב- MIT, וצוותה בחנו מדגם 10020, בזלת סוסה בת 3.7 מיליארד שנה שהובאה על ידי אסטרונאוטים אפולו 11. הם הדגימו כי מדגם 10020 לא מראה שום הוכחה להלם במינרלים שלו. הם העריכו כי לקח לדגימה יותר מ -12 יום להתקרר, שהוא איטי בהרבה מחייו של שדה מגנטי הנגרם מכה. והם גילו שהמדגם ממגנט חזק מאוד.
ממחקריהם, גב 'שי ועמיתיה מסיקים כי לירח הייתה דינמו מגנטי חזק, ולכן גרעין מתכתי נע, לפני כ -3.7 מיליארד שנה. זה הרבה אחרי הזמן שדינמו קירור משכנע היה מסתגר. עם זאת לא ברור אם הדינמו הייתה פעילה ללא הפסקה מאז 4.2 מיליארד שנה, או אם המנגנון שהניע את ליבת הנוזל היה זהה ב -4.2 ו -3.8 מיליארד שנה. אז, אילו דרכים נוספות יש בכדי לשמור על גרעין נוזלי בתנועה?
מחקרים שנערכו לאחרונה על ידי צוות מדענים צרפתים ובלגים, בראשות ד"ר לה ברס, מראים כי השפעות גדולות יכולות לפתוח את הירח מסיבובו הסינכרוני עם כדור הארץ. זה יוצר גאות ושפל בליבה הנוזלית, בדומה לאוקיינוסים של כדור הארץ. גאות ושפל גרעין אלה יגרמו לעיוותים משמעותיים בגבול מעטפת הליבה, העלולים להניע זרימות בקנה מידה גדול בליבה, וכך ליצור דינמו.
במחקר אחר שנערך לאחרונה, ד"ר דווייר ועמיתיו הציעו כי הכרחויות של ציר הסחרור הירחי עשויות לעורר את ליבת הנוזל. קרבתו של הירח הקדום לכדור הארץ הייתה גורמת לציר הסיבוב של הירח להתנודד. כניסה זו תגרום לתנועות שונות בגרעין הנוזל ולמעטפת מוצקה העומדת על בסיס, ותוליד ערבוב מכני לאורך זמן (יותר ממיליארד שנה). ד"ר דווייר וצוותו מעריכים כי דינמו כזה ייסגר באופן טבעי לפני כ -2.7 מיליארד שנה כאשר הירח התרחק מכדור הארץ עם הזמן, ומפחית את השפעתו הכבידה.
לרוע המזל, השדה המגנטי המוצע על ידי מחקר מדגם 10020 אינו מתאים לאף אחת מהאפשרויות הללו. שני הדגמים הללו יספקו שדות מגנטיים חלשים מכדי לייצר את המגנטציה החזקה שנצפתה במדגם 10020. יהיה צורך למצוא שיטה נוספת לגיוס הליבה הנוזלית של הירח על מנת להסביר את הממצאים החדשים הללו.
מקורות:
דינמו ליבות ירח עם אורך חיים. שיאה ואח '. מדע 27, ינואר 2012, 453-456. doi: 10.1126 / science.1215359.
שושלת ירח ארוכת שנים מונעת על ידי ערבוב מכני מתמשך. Le Bars et al. טבע 479, נובמבר 2011, 212-214. doi: 10.1038 / nature10564.
דינמו מונע השפעה לירח הקדום. דווייר ואח '. טבע 479, נובמבר 2011, 215-218. doi: 10.1038 / nature10565.
