Ученые наконец-то разгадали тайну интенсивного магнетизма на Луне

Новое исследование, возможно, разгадало давнюю загадку магнетизма Луны: почему образцы лунных пород, доставленные миссиями «Аполлон», демонстрируют признаки интенсивного магнитного поля, которое иногда соперничает или даже превосходит современное земное поле? Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Geoscience.

Учитывая, что Луна намного меньше нашей планеты и не обладает той же внутренней энергией и динамикой ядра, которые питают магнитное поле Земли, удивительно, что эти образцы горных пород возрастом 3,5 миллиарда лет имеют такие сильные магнитные сигнатуры.

В новом анализе исследователи из Оксфордского университета в Великобритании пришли к выводу, что эти признаки могут свидетельствовать о внезапных, временных всплесках магнетизма, вызванных древними геологическими процессами, происходившими задолго до посадки миссий «Аполлон» и начала сбора образцов.

«Наше новое исследование предполагает, что образцы, полученные в рамках программы «Аполлон», в основном относятся к крайне редким событиям, длившимся несколько тысяч лет, — но до сих пор их интерпретировали как представляющие 0,5 миллиарда лет истории Луны», — говорит планетарный геолог Клэр Николс. «Теперь кажется, что ошибка выборки помешала нам осознать, насколько кратковременными и редкими были эти сильные магнетические явления».

Исследователи повторно изучили образцы лунных пород, известные как базальты Моря, в поисках закономерностей между их геологическим составом и силой или слабостью намагниченности (что указывает на напряженность магнитного поля в момент их образования).

Выявилась четкая взаимосвязь: породы с более сильным магнетизмом имели гораздо более высокое содержание титана.

Затем команда провела компьютерное моделирование, чтобы изучить, как процессы, приводящие к образованию богатых титаном пород, могут также вызывать сильные магнитные поля.

Модели показали, что плавление богатого титаном материала вблизи границы ядра и мантии Луны может кратковременно увеличить тепловой поток из ядра, запуская или усиливая динамо-эффект и повышая магнитное поле, а также вызывая образование богатых титаном лавовых потоков.

Поскольку в ходе миссий «Аполлон» отбирались образцы базальтовых месторождений в аналогичных районах Луны – недалеко от тех мест, где, согласно модели, должны были течь богатые титаном лавы, – образцы горных пород, собранные астронавтами, имеют погрешность выборки, которая годами ставила ученых в тупик.

«Если бы мы были инопланетянами, исследующими Землю, и приземлились здесь всего шесть раз, у нас, вероятно, была бы аналогичная систематическая ошибка выборки, особенно если бы мы выбирали плоскую поверхность для посадки», — говорит геолог Джон Уэйд. «Только по случайности миссии «Аполлон» сосредоточили так много внимания на районе морей Луны — если бы они приземлились где-нибудь в другом месте, мы, вероятно, пришли бы к выводу, что Луна всегда имела лишь слабое магнитное поле, и полностью упустили бы из виду эту важную часть ранней истории Луны».

Как предполагают исследователи, эти периоды интенсивного магнетизма, вероятно, длились всего несколько тысяч лет, что является лишь незначительными колебаниями по сравнению с возрастом Луны.

Это убедительная гипотеза, соответствующая имеющимся данным, но исследователи признают, что их модели основаны на нескольких допущениях, призванных восполнить пробелы, для которых у нас недостаточно данных — в распоряжении исследователей лишь небольшая выборка лунных пород — и что для дальнейшей проверки этих результатов потребуется дополнительное моделирование.

Сегодня магнитное поле Луны очень слабое и неоднородное по сравнению с сильным глобальным магнитным полем Земли, и многочисленные предыдущие исследования предлагали другие объяснения этих геологических данных, свидетельствующих о чем-то гораздо более мощном. Например, столкновения астероидов с лунной поверхностью могут быть частью этой истории.

Хорошая новость для исследователей, надеющихся наконец-то прояснить этот вопрос, заключается в том, что существуют планы по возвращению людей на Луну до конца десятилетия, что предоставит нам бесценные возможности для проведения дополнительных исследований и сбора большего количества образцов горных пород.

«Теперь мы можем предсказывать, какие типы образцов сохранят ту или иную напряженность магнитного поля на Луне», — говорит геофизик Саймон Стивенсон. «Предстоящие миссии "Артемида" предоставляют нам возможность проверить эту гипотезу и глубже изучить историю лунного магнитного поля».