Динамо-машина в центре Луны: тайна раскрыта?

Экипажи «Аполлонов» доставили на Землю 381 килограмм лунных пород. При изучении этих образцов ученые узнали много нового о составе Луны, а также об истории ее образования и эволюции. Например, тот факт, что некоторые из этих пород были намагничены, говорит о том, что примерно 3 миллиарда лет назад Луна имела магнитное поле.

Как и у Земли, это поле могло быть результатом динамо-эффекта в ядре Луны. Но до недавнего времени ученые не могли объяснить, как Луна могла в течение такого долгого времени поддерживать его. Однако благодаря новому исследованию, проведенному командой ученых из подразделения ARES (Astromaterials Research and Exploration Science) Космического центра имени Джонсона, у нас может появиться ответ на этот вопрос.

Напомним, что магнитное ядро Земли является неотъемлемой частью того, что делает нашу планету пригодной для жизни. Полагают, что оно образуется из-за того, что жидкое внешнее ядро вращается в обратном направлении относительно всей планеты. Это поле защищает поверхность Земли от большей части солнечного излучения и гарантирует то, что наша атмосфера не будет медленно «сдуваться» солнечным «ветром», как это произошло с Марсом.

В работе, которая была недавно опубликована в журнале Earth and Planetary Science Letters, команда ученых попыталась определить, как расплавленное ядро Луны могло генерировать магнитное поле. Несмотря на то, что ученые смогли понять, как это происходило, оставался открытым вопрос о том, как оно поддерживалось в течение такого долгого времени.

С этой целью исследователи рассмотрели многочисленные наборы геохимических и геофизических данных, чтобы определить ограничения на состав ядра. Как пояснил Кевин Райтер, ведущий автор исследования: «Наша работа связывает физические и химические ограничения и помогает нам понять, как Луна приобрела и сохраняла свое магнитное поле. Мы создали несколько химических составов на основании последних геохимических данных с Луны и скорректировали их с учетом давлений и температур лунных недр».

В частности, ученые провели моделирование того, как ядро будет эволюционировать со временем, при разных уровнях содержания никеля, серы и углерода. Моделирование заключалось в приготовлении порошков из смеси железа, никеля, серы и углерода в пропорциях, взятых на основе недавнего анализа образцов породы, доставленных с Луны «Аполлонами». Затем смеси подвергались нагреву и действию давления – моделировались условия вблизи Лунного ядра. Впоследствии параметры по температуре и давлению изменялись, основываясь на том, что Луна была более горячей в течение своей ранней истории и постепенно остывала в дальнейшем.

Выяснилось, что Лунное ядро, состоящее из железа и никеля, имеющее в своем составе небольшое количество серы и углерода (0,5% серы и 0,375% углерода от общего веса), отвечает всем требованиям. Такое ядро будет иметь высокую температуру плавления и, вероятно, начнет кристаллизоваться на ранних этапах истории Луны (чтобы возник динамо-эффект ядро должно быть твердым), обеспечивая тем самым необходимое количество тепла для запуска динамо-эффекта и создания магнитного поля.

Это поле, в конечном итоге, исчезло бы после того, как конвекционные потоки заставили ядро охладиться, тем самым затормозив эффект динамо. Эти результаты не только объясняют палеомагнитные и сейсмические данные с Луны, которые мы имеем сейчас, но и согласуются со всем, что мы знаем о геохимическом и геофизическом составе Луны.

Ранее в моделях ядра Луны содержание серы было гораздо выше. Это означает, что ядро имело намного более низкую температуру плавления, из-за чего кристаллизация не могла произойти очень рано. Были предложены и другие теории, начиная от центробежных сил и заканчивая ударными воздействиями, обеспечивающими необходимое количество тепла для питания динамо-машины. Тем не менее, данное исследование дает гораздо более простое и логичное объяснение. Естественно, потребуются дополнительные исследования, прежде чем возникнет какая-либо определенность в этом вопросе, а для этого необходимо, чтобы на Луне появилась долговременная исследовательская база.



Оставить комментарий

Ваш email не будет опубликован. Обязательные поля отмечены *