Når det gjelder studiet av planeter, måner og stjerner, er magnetiske felt litt av en stor sak. Disse feltene antas å være et resultat av konveksjon i en planet, og kan være forskjellen mellom en planet som gir liv eller å bli en livløs bergkule. I noen tid har forskere visst at det har et jordas magnetfelt, som drives av en dynamoeffekt skapt av konveksjon i sin flytende, ytre kjerne.
Forskere har også lenge holdt fast at Månen en gang hadde et magnetfelt, som også ble drevet av konveksjon i kjernen. Tidligere ble det antatt at dette feltet forsvant omtrent 1 milliard år etter at månen dannet seg (ca. 3 til 3,5 milliarder år siden). Men ifølge en ny studie fra Massachusetts Institute of Technology (MIT), ser det ut til at Månens magnetfelt fortsatte å eksistere i ytterligere en milliard år.
Studien, med tittelen "En historie på to milliarder år for månedynamoen", dukket nylig opp i tidsskriftet Vitenskapelige fremskritt. Anført av Dr. Sonia Tikoo, adjunkt ved Rutgers universitet og en tidligere forsker ved MIT, analyserte teamet gamle måneberg som ble samlet inn av NASAs Apollo 15 oppdrag. Det de fant var at berget viste tegn til et vesen i magnetfelt da det ble dannet for mellom 1 og 2,5 milliarder år siden.
Alderen til denne steinprøven betyr at den er betydelig yngre enn andre som returneres av Apollo-oppdragene. Ved hjelp av en teknikk de utviklet, undersøkte teamet prøvens glassaktige sammensetning med et magnetometer for å bestemme dens magnetiske egenskaper. De utsatte deretter prøven for et labgenerert magnetfelt og andre forhold som liknet de som fantes på Månen da berget ville ha dannet seg.
Dette ble gjort ved å plassere steinene i en spesialdesignet oksygenfrisktatt ovn, som ble bygget ved hjelp av Clement Suavet og Timothy Grove - to forskere fra MITs Department of Earth, Atmospheric and Planetary Sciences (EAPS) og medforfattere på studien. Teamet utsatte deretter steinene for et belastende, oksygenfritt miljø og oppvarmet dem til ekstreme temperaturer.
Som Benjamin Weiss - en professor i planetariske vitenskaper ved EAPS - forklarte:
“Du ser hvor magnetisert det blir av å bli oppvarmet i det kjente magnetfeltet, så sammenligner du det feltet med det naturlige magnetfeltet du målte på forhånd, og ut fra det kan du finne ut hva den eldgamle feltstyrken var ... På denne måten endelig har vi endelig har fått en nøyaktig måling av månefeltet. ”
Fra dette bestemte de at måneberget ble magnetisert i et felt med en styrke på omtrent 5 mikrotesla. Det er mange ganger svakere enn jordas magnetfelt når det ble målt fra overflaten (25 - 65 mikroteslas), og to størrelsesordener svakere enn hva det var for 3 til 4 milliarder år siden. Disse funnene var ganske betydningsfulle, siden de kan bidra til å løse et varig mysterium om månen.
Tidligere mistenkte forskere at Månens magnetfelt døde ut 1,5 milliarder år etter at månen dannet seg (ca. 3 milliarder år siden). De var imidlertid usikre på om denne prosessen skjedde raskt, eller om Månens magnetfelt varte, men i en svekket tilstand. Resultatene fra denne studien indikerer at magnetfeltet faktisk holdt på i ytterligere en milliard år, og spredte seg for omtrent 2,5 milliarder år siden.
Som Weiss antydet, reiser denne studien nye spørsmål om Månens geologiske historie:
Konseptet med et planetmagnetisk felt produsert av flytende metall er en ide som egentlig bare er noen tiår gammel. Hva som styrker denne bevegelsen på jorden og andre kropper, særlig på månen, er ikke godt forstått. Vi kan finne ut av dette ved å kjenne til månedynamos levetid. ”
Med andre ord, denne nye tidslinjen til Månen stiller noen tvil om teorien om at en månedynamo alene er det som drev dets magnetfelt i fortiden. I utgangspunktet blir det nå sett på som en tydelig mulighet at Månens magnetfelt ble drevet av to mekanismer. Mens man tillot en dynamo i kjernen som drev magnetfeltet i en god milliard år etter månens dannelse, holdt en andre den i gang etterpå.
I det siste har forskere foreslått at Månens dynamo ble drevet av jordens gravitasjonstrekk, noe som ville forårsaket tidevannets bøyning i Månens indre (omtrent på samme måte som Jupiter og Saturns kraftige tyngdekraft driver geologisk aktivitet i månens interiør). I tillegg kretset månen en gang mye nærmere Jorden, noe som kan ha vært nok til å drive det en gang sterkere magnetfeltet.
Imidlertid beveget månen seg gradvis bort fra Jorden og nådde til slutt sin nåværende bane for omtrent 3 milliarder år siden. Dette sammenfaller med tidslinjen til Månens magnetfelt, som begynte å forsvinne omtrent samtidig. Dette kan bety at kjernen sakte avkjøles for rundt 3 milliarder år siden, uten jordens gravitasjonstrekk. En milliard år senere hadde kjernen størknet til det punktet at den arresterte Månens magnetfelt. Som Weiss forklarte:
"Når månen kjøler opp, fungerer kjernen som en lavalampe - ting med lav tetthet stiger fordi det er varmt eller fordi sammensetningen er forskjellig fra den omgivende væsken. Det er slik vi tror Jordens dynamo fungerer, og det er det vi antyder at den sene månedynamoen også gjorde ... I dag er månens felt i det vesentlige null. Og vi vet nå at det slått av et sted mellom dannelsen av denne berget og i dag. ”
Disse funnene ble muliggjort delvis takket være tilgjengeligheten av yngre månebergarter. I fremtiden planlegger forskerne å analysere enda yngre prøver for nøyaktig å bestemme hvor Månens dynamo døde fullstendig. Dette vil ikke bare tjene til å validere funnene fra denne studien, men kan også føre til en mer omfattende tidslinje av Månens geologiske historie.
Resultatene fra disse og andre studier som søker å forstå hvordan månen dannet og endret seg over tid, vil også gå langt i retning av å forbedre vår forståelse av hvordan Jorden, solsystemet og ekstrasol-systemer ble til.
