A Hold mágneses mezeje egy rejtély, amely az asztrofizikusokat kísérteti, mert ha létezik, akkor annak okai vannak. És, mint kiderült, valóban, a Hold mágneses tere annak köszönhető, hogy rendelkezésére áll egy mag, amely összetételében és tulajdonságaiban a föld „szívéhez” hasonlít. Amikor a 60-70-es években az Apollós kőzetmintákat kezdett szállítani a Holdról, a tudósok meglepődtek, mert a jelenlegi gyenge gravitációs körülmények között ezeknek a mintáknak némileg eltérőnek kellett volna lenniük. Azóta két egymással ellentétes tudományos álláspont jelent meg a világban. Az első szerint a Hold mindig is olyan volt, amilyennek ismerjük, csak azoknak a meteoritoknak köszönhetően jött létre, amelyek nagy krátereket hagytak rajta.
A második elmélet szerint pedig a Hold külső héja a Hold héja felszíne alatt lezajló folyamatok miatt jött létre. Mint kiderült, harminc évvel ezelőtt a Holdról a Földre hozott minták vizsgálatakor a legtöbbet maga a Hold alkotta, és meteoritok nem érintették őket. Ez azt jelenti, hogy kialakulása összefügg azzal, hogy a Hold magjában és a köpeny felső rétegeiben milyen tektonikai folyamatok zajlottak le, amelyek idővel megkeményedtek. A Massachusetts Institute of Technology kutatóinak sikerült megállapítaniuk, hogy a Hold belsejében még most is van egy mag, amely olvadt vasból áll. Egyre több tanulmány hivatkozik arra, hogy nagy olvadt vasmag lehet a Hold belsejében, vagy legalábbis a legtöbb kutatás erre mutat rá. Ian Garrick-Bethell, a tudományos csoport vezetője éppen ilyen következtetésre jut.
Valószínűleg érdemes elmagyarázni, miért fordítanak ennyire figyelmet a tudósok, a tudósok annyira a Hold szerkezetére, miért hiszik azt, hogy a mag valami hihetetlen, mert a Földben van, miért ne lehetne a legközelebbi műholdunkban. . Valójában a tudósok régóta úgy gondolják, hogy a Holdnak ez a formációja a Naprendszer egyes emlékeihez tartozik. Ez egyszerűen egy nagy kőgolyó, amelynek nem lehet saját magja. De ez a tévhit könnyen megmagyarázható, mert valójában nem is olyan egyszerű meghatározni, hogy mi van a Holdon belül, mert ez nem egyszerű feladat. Hiszen ilyen mélységekbe lehetetlen behatolni. Helyes feltételezést pedig csak akkor lehetett tenni, ha elegendő anyag gyűlt össze a felszínről, és megjelentek a „fejlett kutatási módszerek”. Valóban, mostanra nagy mennyiségű tényanyag gyűlt össze a műholdon, ami nagyban megkönnyíti a rajta lezajló folyamatok megértését. De senki sem tudja megmondani, hogyan haladnak a további kutatások – pontosabb adatokra van szükség a Hold geológiájának és tektonikájának szerkezetére és fejlődésére vonatkozóan.
A Föld mágneses tere folyamatosan megvéd minket a töltött részecskéktől és a Napból hozzánk érkező sugárzásoktól. Ezt a pajzsot a Föld külső magjában (geodinamó) hatalmas mennyiségű olvadt vas gyors mozgása hozza létre. Annak érdekében, hogy a mágneses tér a mai napig fennmaradjon, a klasszikus modell a mag 3000 Celsius-fokkal történő lehűlését képzeli el az elmúlt 4,3 milliárd év során.
A francia Nemzeti Tudományos Kutatási Központ és a Blaise Pascal Egyetem kutatóiból álló csoport azonban arról számolt be, hogy a mag hőmérséklete mindössze 300 fokkal csökkent. A Hold korábban figyelmen kívül hagyott akciója kompenzálta a hőmérséklet-különbséget és fenntartotta a geodinamót. A munka 2016. március 30-án jelent meg az Earth and Planetary Science Letters folyóiratban.
A Föld mágneses mezejének kialakulásának klasszikus modellje paradoxonhoz vezetett. Ahhoz, hogy a geodinamó működjön, a Földnek 4 milliárd évvel ezelőtt teljesen megolvadnia kellett, és magjának lassan le kellett hűlnie az akkori 6800 fokról a mai 3800 fokra. De a bolygó belső hőmérsékletének korai fejlődésének közelmúltbeli modellezése, valamint a legrégebbi karbonatitok és bazaltok összetételének geokémiai vizsgálatai nem támogatják az ilyen lehűlést. Így a kutatók azt sugallják, hogy a geodinamónak van egy másik energiaforrása is.
A Földnek enyhén lapított alakja és ferde forgástengelye van, amely a pólusok körül leng. Köpenye a Hold okozta árapályhatások miatt rugalmasan deformálódik. A kutatók kimutatták, hogy ez a hatás folyamatosan serkentheti az olvadt vas mozgását a külső magban, ami viszont generálja a Föld mágneses terét.
Bolygónk folyamatosan 3700 milliárd watt energiát kap a Föld-Hold-Nap rendszer gravitációs forgási energiájának átvitelén keresztül, és vélhetően több mint 1000 milliárd watt áll a geodinamó rendelkezésére. Ez az energia elegendő a Föld mágneses mezőjének generálásához, és a Holddal együtt ez magyarázza a klasszikus elmélet fő paradoxonát. A gravitációs erők bolygó mágneses terére gyakorolt hatását régóta megerősítették a Jupiter Io és Europa műholdjai, valamint számos exobolygó példája.
Mivel sem a Föld forgása a tengely körül, sem a tengely iránya, sem a Hold keringése nem szabályos, együttes hatásuk instabil, és ingadozást okozhat a geodinamóban. Ez a folyamat megmagyarázhatja a külső magban és a Föld köpenyével határos hőimpulzusok egy részét.
Így az új modell azt mutatja, hogy a Hold hatása a Földre messze túlmutat az árapályokon.
Ugyanakkor vannak olyan felvetések, hogy a Hold részt vesz a Föld magjának keverésében. A Hold részt vehet a Föld magjának keveredésében. A kutatást követően francia tudósok erre a következtetésre jutottak, ahogy az a Föld és a Planetary Science Letters oldalain olvasható.
Francia bolygótudósok és geofizikusok szerint a Hold árapály-erők segítségével képes összekeverni a Föld magját, így fenntartja a geomágneses teret. Mint ismeretes, a mágneses tér megvédi a bolygót a feltöltött kozmikus részecskéktől, de csak a Földnek köszönhetően nem tartott volna fenn ilyen hosszú ideig.
Létezik egy olyan változat, amely szerint a Hold segít összekeverni a vasból és nikkelből álló folyékony külső magot, ami megakadályozza ezeknek az elemeknek a lehűlését, és lehetővé teszi tevékenységük folytatását. Ahogy korábban gondoltuk, a geomágneses tér működését a Föld forgása, valamint a belső és a külső réteg közötti hőmérsékletkülönbség biztosítja.
A tudósok számításai szerint a külső magoknak 4,3 milliárd év alatt 5,4 ezer fokkal kellett volna lehűlniük, de végül csak néhány száz fokot hűltek le. Ez arra utal, hogy a Föld mágneses mezejének mechanizmusát külső mechanizmus is befolyásolja. Lehetnek árapály-erők, amelyek a Hold gravitációs mezeje miatt keletkeznek.
A Föld által az árapály-erők által kapott energiának elegendőnek kell lennie a bolygó mágneses mezejének megfelelő működéséhez.
Egy művész benyomása a Hold megolvadt magjáról
Hernán Cañellas
A Hold mágneses tere egymilliárd évvel később tűnt el, mint azt korábban gondolták – jelentették amerikai bolygókutatók a folyóiratban megjelent cikkben. A tudomány fejlődése. A tudósok szerint 2,5 milliárd évvel ezelőtt létezhetett. A kutatók erre a következtetésre jutottak, miután megvizsgálták az Apollo 15 küldetés során 1971-ben nyert holdkőzetmintát.
Ma a Holdnak nincs globális mágneses tere, de ez nem mindig volt így. A feltételezések szerint 4,25 és 3,56 milliárd évvel ezelőtt a Hold mágneses tere hasonló volt a Földéhez. A tudósok szerint a folyadékok heves mozgása hozta létre a műhold megolvadt magjában – ezt mágneses dinamónak hívják. Azt azonban még mindig nem lehetett tudni, hogy pontosan mikor tűnt el a Hold mágneses tere: korábbi tanulmányok során a bolygókutatók nem tudták egyértelműen megmondani, hogy 3,19 milliárd éve teljesen eltűnt-e, vagy továbbra is létezett, csak gyengébb formában.
A kérdés megválaszolásához a Kaliforniai Egyetem (Berkeley) és a Massachusetts Institute of Technology kutatói holdkőzettöredéket elemeztek. A mintát, az elsősorban olvadt üvegből és bazalttöredékekből álló breccsát a Mare Imbrium régióban található Dune kráterből vettük. Az argon izotóp arány elemzése szerint a bazaltszemcsék körülbelül 3,3 milliárd évvel ezelőtt keletkeztek a lávafolyamokból. A töredékeket összekötő üvegmátrix valószínűleg azután alakult ki, hogy körülbelül 1-2,5 milliárd évvel ezelőtt egy meteorit leesett a Holdra.
Ennél is fontosabb azonban, hogy az ősz során a bazalt belsejében lévő vasrészecskék megolvadtak – a fém elvesztette eredeti mágnesezettségét. Ahogy az üveg lehűlt, a vas lehűlt, a Hold mágneses tere irányában mágnesezetté vált, mint egy iránytű tűje, így megőrizve hatásának nyomait.
Bolygótudósok 20 kölcsönösen orientált fémszemcsét vizsgáltak meg az Apollo 15 holdküldetés során űrhajósok által visszaküldött mintákban. Először a tudósok egy rendkívül érzékeny magnetométerrel megmérték a minták természetes mágneses tulajdonságait. Fontos megjegyezni, hogy a Földön való 45 éves tárolás során a szemcsék részben megváltoztatták mágnesezettségüket a Föld mágneses mezejének hatására. A szerzők azonban közvetett bizonyítékokkal meg tudták állapítani, hogy a vasszemcsék már a Földre szállítás előtt is egy irányban mágnesezve voltak. Ezután egy laboratóriumi kemencében, ahol az oxigéntartalmat csökkentették, a tudósok magas hőmérsékletre (600-780 Celsius-fokra) hevítették a mintákat, miközben egyidejűleg ismert indukciós mágneses tér hatásának tették ki őket. A kutatók azt mérték, hogyan változik a kőzetek mágnesezettsége a környező hőmérséklet emelkedésével.
„Látod, hogyan válik [a minta] mágnesessé, ha ismert erősségű mágneses térben hevítik, majd összehasonlítod ezt a mágneses teret a korábban mért természetes mágneses térrel, és ebből megtudhatod, milyen volt a mágneses tér az ókorban. ”, kommentálja a mű egyik szerzője, Benjamin Weiss.
A kísérlet kimutatta, hogy 1-2,5 milliárd évvel ezelőtt a Hold mágneses tere 5 mikrotesla indukcióval rendelkezett. Ez körülbelül két nagyságrenddel gyengébb, mint 3-4 milliárd évvel ezelőtt. A kutatók szerint egy ilyen hatalmas különbség arra utalhat, hogy két különböző mechanizmus volt felelős a holddinamóért. A munka szerzői különösen azt sugallják, hogy 3,56 milliárd évvel ezelőttig a mágneses dinamót a Hold keringési precessziója hozta létre, amely sokkal közelebb volt a Földhöz, mint most. Aztán amikor a műhold eltávolodott tőlünk, valószínűleg egy másik folyamat lépett életbe, amely további milliárd évig gyenge mágneses teret tartott fenn. A kutatók szerint ez termokémiai konvekció volt. Aztán ahogy a mag fokozatosan lehűlt, a mágneses dinamó kialudt.
A kutatók most fiatalabb holdkőzetminták tanulmányozását tervezik, hogy kiderítsék, mikor tűnt el teljesen a Hold mágneses tere.
A közelmúltban a tudósok megerősítették a mágneses mező létezését az élet kialakulásához a bolygón. Ez mentette meg a Föld légkörét a fiatal Naptól. Ezenkívül a mágneses mező hiányát tartják az egyik oknak, amiért a Mars gáznemű burkával rendelkezik.
Kristina Ulasovich
