Луна сегодня не имеет собственного магнитного поля, но некоторые лунные породы, особенно на обратной стороне, оказываются удивительно намагниченными. Эту загадку ученые пытались разгадать десятилетиями. Новое исследование из Массачусетского технологического института (MIT), опубликованное в Science Advances, предлагает долгожданное объяснение.
Используя суперкомпьютер MIT SuperCloud, исследователи провели моделирование, которое показало: древние столкновения Луны с крупными астероидами могли временно усиливать слабое магнитное поле Луны, позволяя породам «запечатлеть» этот импульс.
Как Луна запомнила магнитное поле
Ранее считалось, что Луна не могла иметь достаточно сильного магнитного поля, ведь ее ядро — малое и холодное. Теории предполагали, что магнитное поле могло быть усилено внешними источниками, например, Солнцем. Но симуляции 2020 года показали: солнечное поле слишком слабое, чтобы объяснить данные.
Новая работа предполагает иной сценарий. По словам Исаака Нарретта, первого автора исследования:
«Луна в прошлом имела очень слабое динамо — порядка одной микротеслы, что в 50 раз меньше, чем магнитное поле Земли. Этого было бы недостаточно, чтобы намагнитить породы. Но если на Луну падал крупный астероид, например, тот, что образовал Имбрийский бассейн, то удар испарял бы поверхность, создавая облако раскаленной плазмы. Эта плазма, огибая Луну, концентрировалась на обратной стороне, где и находят сильнее всего намагниченные породы»
Моделирование показало: плазма сжимала и усиливала слабое магнитное поле Луны примерно на 40 минут. Казалось бы, этого недостаточно, чтобы оставить долгосрочную «магнитную память». Но ученые предлагают интересное объяснение:
Мощные сейсмические волны от удара создавали механические колебания в породах, помогая электронам выстраиваться вдоль кратковременного магнитного поля. Как только оно исчезало, электроны «застывали» на месте, сохраняя магнитную сигнатуру на миллиарды лет.
«В течение нескольких десятилетий существовала своего рода головоломка по поводу магнетизма Луны — это от ударов или от динамо-машины? И вот мы говорим, что это немного и то, и другое, и это проверяемая гипотеза, что приятно», — говорит Рона Оран, один из авторов исследования и физик плазмы из MIT.
По словам ученых, это открытие может изменить понимание формирования магнитных полей не только на Луне, но и на других небесных телах, таких как Марс или Меркурий, которые тоже показывают неоднородные магнитные сигнатуры, несмотря на отсутствие активных динамо.
Кроме того, работа показывает, как мощные удары астероидов в сочетании даже с очень слабым магнитным полем могут создавать локальные магнитные аномалии. Это важно для понимания внутреннего строения планет и их истории.
Для окончательной проверки гипотезы нужны реальные образцы лунных пород с обратной стороны Луны, которые ученые надеются получить в будущем — например, в рамках миссии NASA «Артемида».