במשך עשרות שנים סברו מדענים כי מערכת כדור הארץ-ירח נוצרה כתוצאה מהתנגשות בין כדור הארץ לחפץ בגודל מאדים לפני כ -4.5 מיליארד שנה. תיאוריה זו, הידועה כהיפותזה של השפעת הענק, מסבירה מדוע כדור הארץ והירח דומים במבנה ובהרכבם. מעניין לציין כי המדענים גם קבעו כי במהלך ההיסטוריה המוקדמת שלה, היה לירח מגנטוספרה - כמו כדור הארץ עושה כיום.
עם זאת, מחקר חדש שהובילו על ידי חוקרים ב- MIT (עם תמיכה שניתנה על ידי נאס"א) מצביע על כך שבפעם אחת, ייתכן שהשדה המגנטי של הירח היה חזק יותר מכדור הארץ. הם גם הצליחו לשים אילוצים הדוקים יותר כאשר התחום הזה התפוצץ בטענה שזה היה קורה לפני כמיליארד שנה. ממצאים אלה עזרו לפתור את התעלומה של איזה מנגנון שהניע את השדה המגנטי של הירח לאורך זמן.
המחקר, שהופיע לאחרונה בכתב העת התקדמות מדעיתהובל על ידי סייד מיגאני, פיזיקאי רוק ניסיוני במחלקה למדעי כדור הארץ, האטמוספירה והפלנטרית של MIT. אליו הצטרפו חברים במרכז הגיאוקרונולוגיה של ברקלי באוניברסיטת ברקלי, ובאוניברסיטת סין למדעי המדע, עם תמיכה נוספת שניתנה על ידי פרופסור EAPS המפורסם, ד"ר בנימין וייס.
לסיכום, השדה המגנטי של כדור הארץ חיוני לחיים כפי שאנו מכירים אותו. כאשר חלקיקי רוח סולאריים נכנסים מגיעים לכדור הארץ, הם מוסחים על ידי שדה זה ויוצרים זעזוע קשת מול כדור הארץ ומגנטו זנב מאחוריו. החלקיקים הנותרים מופקדים על הקטבים המגנטיים שבהם הם מתקשרים עם האטמוספירה שלנו, מה שגורם לאוראורים שנראים בחצי הכדור הצפוני והדרומי הרחוק.
אלמלא השדה המגנטי הזה, האטמוספירה של כדור הארץ הייתה מורחקת אט אט על ידי רוח שמש במשך מיליארדי שנים ומייצרת מקום קר ויבש. זה האמין שזה מה שקרה במאדים, שם אטלה אווירה עבה יותר של פעם בין 4.2 ל -3.7 מיליארד שנה וכל המים הנוזלים על פני השטח אבדו או קפאו כתוצאה מכך.
במהלך השנים, הקבוצה של וייס סייעה להפגין באמצעות מחקר סלעי ירח שלפני כ -4 מיליארד שנה, לירח היה גם שדה מגנטי חזק של כמאה מיקרוטסלאס בעוצמתו (בעוד שכדור הארץ הוא כיום בערך 50 מיקרוטסלס). בשנת 2017 הם חקרו דגימות שנאספו על ידי האסטרונאוטים של אפולו שתוארכו לפני כ -2.5 מיליארד שנה ומצאו שדה חלש בהרבה (פחות מ -10 מיקרוטסלס).
במילים אחרות, השדה המגנטי של הירח נחלש בגורם של חמש בין 4 ל -2.5 מיליארד שנה, ואז נעלם לחלוטין לפני כמיליארד שנה. באותה העת תיאוריה של וייס ועמיתיו שאולי היו שני מנגנוני דינמו בפנים של הירח שהיו אחראים לשינוי זה.
בקיצור, הם טענו כי אפקט דינמו ראשון יכול היה לייצר שדה מגנטי חזק בהרבה לפני כ -4 מיליארד שנה. ואז, לפני 2.5 מיליארד שנה, הוא הוחלף על ידי דינמו שני שהיה ארוך-חיים אך סבל משדה מגנטי חלש בהרבה. כפי שהסביר ד"ר וייס במהדורת MIT News:
"יש כמה רעיונות למנגנונים שהפעילו את הדינמו הירחי, ונשאלת השאלה איך אתה מבין איזה מהם עשה זאת? מסתבר שלכל מקורות הכוח הללו יש תקופות חיים שונות. כך שאם הייתם יכולים להבין מתי הדינמו נכבה, הייתם יכולים להבחין בין המנגנונים שהוצעו לשושלת הירח. זו הייתה מטרת המאמר החדש הזה. "
עד כה השגת סלעי ירח בני פחות משלושה מיליארד שנה הייתה אתגר גדול. הסיבה לכך קשורה לעובדה שהפעילות הגעשית, שהייתה נפוצה על הירח לפני 4 מיליארד שנה, נפסקה לפני כשלושה מיליארד שנה. למרבה המזל צוות MIT הצליח לזהות שתי דוגמאות של סלע ירחי שהושגו על ידי האסטרונאוטים של אפולו שנוצרו כתוצאה מפגיעה לפני כמיליארד שנה.
בעוד הסלעים הללו נמסו מההשפעה ואז אוחדשו מחדש, ובכך מחקו את הרשומה המגנטית שלהם בתהליך, הצוות הצליח לבצע עליהם בדיקות כדי לשחזר את חתימתם המגנטית. ראשית, הם ניתחו את כיוון האלקטרונים של הסלע, שאותו וייס מתאר כ"מצפנים קטנים ", מכיוון שהם יתיישרו לכיוון של שדה מגנטי קיים או יופיעו בכיוונים אקראיים בהיעדר אחד.
בשתי הדגימות, הצוות צפה באחרון, מה שהציע שהסלעים נוצרו בשדה מגנטי חלש במיוחד של לא יותר מ -0.1 מיקרוטסלס (יתכן ואף אחד מהם לא). לאחר מכן הגיעה טכניקת תיארוך רדיומטרית שהותאמה למחקר זה על ידי וייס ודוד ל. שוסטר (חוקר במרכז הגיאוכרונולוגיה של ברקלי וכותב המחקר). תוצאות אלה אישרו כי הסלעים אכן היו בני כמיליארד שנה.
לבסוף, הצוות ערך בדיקות חום על הדגימות כדי לקבוע אם הם יכולים לספק רשומה מגנטית טובה בזמן הפגיעה. זה כלל הצבת שתי הדגימות בתנור וחשיפתן לסוגי הטמפרטורות הגבוהות שהיו נוצרות כתוצאה מהשפעה. בזמן שהם התקררו, הם חשפו אותם לשדה מגנטי שנוצר באופן מלאכותי במעבדה ואישרו כי הם מסוגלים לתעד אותו.
תוצאות אלה מאשרות כי הכוח המגנטי שנמדד בתחילה על ידי הצוות (0.1 מיקרוטסלס) הוא מדויק ולפני כמיליארד שנה, הדינמו המפעילה את השדה המגנטי של הירח הסתיימה ככל הנראה. כפי שויס ביטא:
"השדה המגנטי הוא הדבר הערפילי הזה שחודר חלל, כמו שדה כוח בלתי נראה. הראנו שהדינמו שהפיקה את השדה המגנטי של הירח מת אי שם לפני כמיליון וחצי מיליארד שנה, ונראה שהיא הונעה בצורה דומה לכדור הארץ. "
כאמור, מחקר זה עוזר גם לפתור את הדיון סביב מה שהניע את שושלת הירח בשלביו המאוחרים. אמנם הוצעו תיאוריות מרובות, אך ממצאים חדשים אלה עולים בקנה אחד עם התיאוריה לפיה התגבשות הליבה אחראית. בעיקרון, תיאוריה זו קובעת שהליבה הפנימית של הירח התגבשה עם הזמן, האטה את זרימת הנוזל הטעון בחשמל ועצרה את הדינמו.
וייס מציע שלפני כן ייתכן שקדימה הייתה אחראית להנעת דינמו חזק הרבה יותר (אך קצר מועד) שהיה יכול לייצר את השדה המגנטי החזק. זה עולה בקנה אחד עם העובדה שלפני כ -4 מיליארד שנה, הירח נחשב כמסלול הרבה יותר קרוב לכדור הארץ. זה יכול היה לגרום לכוח הכבידה להשפיע הרבה יותר על הירח, ולגרום למעטפתו להתנדנד ולעורר את הפעילות בליבה.
ככל שהירח היגר לאט לאט מכדור הארץ, השפעת הקדימה פחתה והדינמו המייצר את השדה המגנטי היה נחלש. לפני כ -2.5 מיליארד שנה, ההתגבשות הפכה למנגנון הדומיננטי שבאמצעותו המשיכה הדינמו הירחי, והניבה שדה מגנטי חלש יותר שנמשך עד שהתגבש סוף סוף הגרעין לפני מיליארד שנה.
מחקרים כמו זה יכולים גם לעזור לפתור את התעלומה שבגללה כוכבי לכת כמו ונוס ומאדים איבדו את השדות המגנטיים שלהם (תורמים לשינויי אקלים קטקוממיים) וכיצד כדור הארץ יכול לאבד את יום אחד משלו. בהתחשב בחשיבותו למגורים, הבנה רבה יותר של דינמוסים ושדות מגנטיים עשויה לסייע גם בחיפוש אחר מרחצאים מגורים.
