Физики нашли возможное объяснение магнитным аномалиям на Луне

Астрономы предполагали, что в далеком прошлом Луна обладала магнитным полем. Образцы, доставленные космонавтами миссий «Аполлон» в 1960-70-х годах, а также глобальные измерения нашего спутника, выполненные дистанционно с помощью космических аппаратов, подтвердили эту гипотезу и показали присутствие остаточной намагниченности в лунных породах.

В большинстве случаев магнитные поля планет и их спутников объясняют внутренним самовозбуждающимся динамо-механизмом, при котором оно генерируется за счет движения металлов в расплавленном ядре, способных проводить электрический ток.

Земля генерирует магнитное поле посредством внутреннего динамо. Считается, что и Луна могла когда-то делать то же самое. Однако металлическое ядро нашего спутника значительно меньше, а значит магнитное поле там, вероятно, было слабее. В таком случае, полагают ученые, остаточная намагниченность лунных пород не наблюдалась бы, но она есть.

Одна из гипотез, объясняющая эти магнитные аномалии, предполагает, что они случились за счет усиления слабого магнитное поля, которое произошло после гигантского удара. По мнению ряда ученых, в результате импактного события могло образоваться облако плазмы, что в свою очередь привело к усилению. Плазма — ионизированный газ, в котором есть заряженные частицы (электроны и ионы), движение этих частиц и может вызвать такой эффект.

В 2020 году американские физики Рона Оран (Rona Oran) и Бенджамин Вайс (Benjamin Weiss) из Массачусетского технологического института проверили гипотезу на компьютере. Ученые смоделировали гигантский удар по Луне и одновременно учли генерируемое Солнцем магнитное поле, рассредоточенное в межпланетном пространстве. Поскольку естественный спутник в настоящий момент не имеет собственного магнитного поля, для эксперимента исследователи взяли внешний источник.

Магнитное поле, генерируемое Солнцем, достигает Луны, но оно слабое — особенно на таком удалении. Оран и Вайс хотели понять, может ли облако плазмы, образованное от падения астероида, временно усилить это поле, чтобы с его помощью можно было объяснить остаточную намагниченность пород. Оказалось, что даже самый мощный удар и образовавшаяся плазма исключают такую возможность. Гипотеза оказалась не рабочей.

В своем новом исследовании Оран и Вайс пошли другим путем. Физики взяли за основу древнее магнитное поле Луны, когда-то создаваемое внутренним динамо-механизмом. Учитывая размер лунного ядра, ученые подсчитали, что сила такого поля должна была составлять почти один микротесла, что приблизительно в 50 раз слабее, чем сила магнитного поля Земли.

Исследователи смоделировали сценарий, при котором происходит мощный удар по лунной поверхности, наподобие того, который привел к образованию Моря Дождей на видимой стороне. Это привело бы к образованию огромного облака плазмы, поскольку испарилась бы часть лунной поверхности. Затем физики смоделировали, как образовавшаяся плазма будет взаимодействовать со слабым магнитным полем Луны.

Моделирование показало, что при ударе облако плазмы расширилось бы, обогнуло Луну и сконцентрировалось на противоположной стороне от места падения метеорита — в районе южного полюса, где сегодня зачастую фиксируются магнитные аномалии. Там плазма сжалась бы и на короткое время усилила слабое магнитное поле Луны. Весь этот процесс протекал невероятно быстро — длился всего 40 минут, но этого достаточно, чтобы породы сохранили «‎магнитный отпечаток».

Физики полагают, что удар также вызвал мощную сейсмическую волну, которая прошла через Луну и достигла противоположной стороны, «‎встряхнув» породы в зоне усиленного магнитного поля. Это временно нарушило ориентацию электронов в кристаллах пород. Когда электроны вернулись в стабильное состояние, они зафиксировались в направлении усиленного магнитного поля, следы которого и сохранили.

Иными словами, по мнению американских физиков, причиной остаточной намагниченности стало сочетание временного усиления магнитного поля и сейсмического воздействия.

Отметим, что работа исследователей основана только на моделировании, а не на анализе реальных образцов пород. То есть исследование построено на логической и математической цепочке событий, а не на физических доказательствах, поэтому к нему стоит относиться с осторожностью.

Симуляция опирается на множество допущений, которые в реальной жизни не подтверждены. Это касается и облака плазмы, которое бы «‎обогнуло Луну», и направления сейсмических волн, якобы возникших после падения астероида.

Подтвердить или опровергнуть гипотезу можно только после тщательного изучения пород в аномальных зонах.

Например, такие исследования могли бы провести участники миссии NASA «Артемида», высадка которой планируется в районе южного полюса.

Ранее Naked Science писал о мультиимпактной гипотезе образования Луны Николая Горькавого. По ней около 90 процентов лунных пород — выбитые обломки земных пород, то есть они сформировались при магнитном поле по силе равном земному, что и наблюдают в некоторых образцах лунного грунта, доставленных на Землю «‎Аполлонами». В таком сценарии следы сильного древнего магнитного поля в лунных породах объясняются сами собой, без привлечения дополнительных предположений о плазменном усилении.

Выводы Оран и Вайса опубликованы в журнале Science Advances.

Материал опубликован при поддержке сайта naked-science.ru