Masivní dopad mohl dočasně posílit slabé magnetické pole Měsíce a vytvořit krátkodobý nárůst, který se uchoval v některých lunárních horninách.
Vědci po celá desetiletí zápasili s jednoduchou otázkou: co se stalo s magnetismem měsíce? Nástroje na obíhající kosmické lodi jednou detekovaly silné magnetické podpisy v lunárních povrchových horninách, což v minulosti ukazuje na silné pole. Přesto samotný měsíc nemá dnes žádný vlastní magnetismus.
Vědci na S Nyní věřte, že mohli odhalit odpověď. Jejich hypotéza naznačuje, že Měsíc kdysi vlastnil slabé magnetické pole, a když došlo k masivnímu dopadu, vyvolalo výbuch plazma To dočasně posílilo toto pole, zejména na druhé straně měsíce.
Ve zjištěních zveřejněných v Pokroky vědyTým použil k testování tohoto scénáře podrobné simulace. Ukázali, že kolize asteroidů by mohla vytvořit oblak nabitých částic, které krátce obklopují měsíc. Když se plazma zametla kolem lunárního povrchu a shromáždila se na straně naproti dopadu, interagovala by se slabým polem Měsíce, což způsobilo krátkodobé, ale silné zesílení. Během této prchavé epizody mohly Rocks v regionu absorbovat a zachovat rekord zvýšeného magnetismu, než rychle zmizel.
Tato sekvence událostí nabízí věrohodné vysvětlení neobvykle magnetických hornin nalezených poblíž jižního pólu měsíce na druhé straně. Pozoruhodné je, že Imbrium Basin – jedna z největších známých dopadových kráterů – téměř přesně naproti této oblasti na nejbližší straně. Vědci navrhují, aby událost, která vytvořila povodí IMBRIUM, pravděpodobně vytvořila plazmový cloud, který proces nastavil do pohybu.
„Existují velké části lunárního magnetismu, které jsou stále nevysvětlitelné,“ říká hlavní autor Isaac Narrett, postgraduální student MIT Department of Earth, Atmospheric and Planetary Sciences (EAPS). „Většina silných magnetických polí, která se měří obíhajícími kosmickou lodí, však lze tímto procesem vysvětlit – zejména na druhé straně měsíce.“
Spoluautory společnosti Narrett zahrnují Rona Oran a Benjamin Weiss na MIT, spolu s Katarinou Miljkovic na Curtin University, Yuxi Chen a Gábor Tóth na University of Michigan v Ann Arbor a Elias Mansbach PhD ’24 na Cambridge University. Nuno Loureiro, profesor jaderné vědy a inženýrství na MIT, také přispěl poznatky a rady.
Sledování lunárního magnetismu
Vědci po mnoho let uznali, že Měsíc zachovává stopy starověkého magnetického pole. Důkazy pocházejí jak z lunárních vzorků apollo-éry, přineseny zpět v 60. a 70. letech a ze vzdálených měření shromážděných obíhajícími kosmickou lodí. Tyto studie ukazují, že povrchové horniny, zejména ty na druhé straně měsíce, stále nesou podpisy magnetismu.
Jedním široce přijímaným vysvětlením je, že Měsíc kdysi generoval globální magnetické pole prostřednictvím „dynamo“ mechanismu, poháněného pohybem v roztaveném jádru. Země produkuje své současné magnetické pole takovým procesem a věří se, že Měsíc v minulosti mohl udělat něco podobného. Protože je však jádro Měsíce mnohem menší, jakékoli dynamo, které udržovalo, by pravděpodobně bylo slabé, nedostatečné, aby plně odpovídalo na silně magnetizované horniny nalezené v určitých regionech.
Další možností prozkoumanou v průběhu let je to, že masivní dopad vytvořil plazmu, která poté dočasně zvýšila slabé magnetické pole. V roce 2020 Oran a Weiss tento scénář testovali pomocí simulací velké kolize v kombinaci se solárním magnetickým polem, které dosahuje měsíce, ale v této vzdálenosti je velmi slabá.
Jejich simulace zkoumaly, zda takový dopad může natolik posílit solární pole, aby odpovídal vysokým hladinám magnetismu detekovaného v lunárních horninách. Výsledky naznačily, že nemohl, účinně zpochybnit dopady řízené plazmou jako hlavní vysvětlení záhadného magnetického záznamu měsíce.
Nový simulační přístup
Ale ve své nové studii vědci vzali jinak. Místo toho, aby účetnictví pro sluneční magnetické pole, předpokládali, že Měsíc kdysi hostil dynamo, které vytvořilo vlastní magnetické pole, i když slabé. Vzhledem k velikosti jeho jádra odhadli, že takové pole by bylo asi 1 mikrotesu nebo 50krát slabší než dnes Země.
Od tohoto výchozího bodu vědci simulovali velký dopad na povrch Měsíce, podobný tomu, co by vytvořilo povodí Imbrium na blízké straně měsíce. Pomocí nárazových simulací z Katariny Miljkovic pak tým simuloval oblak plazmy, který by takový dopad vytvořil jako síla nárazu odpařenou povrchovým materiálem. Přizpůsobili druhý kód, který vyvinul spolupracovníky na University of Michigan, aby simuloval, jak by výsledná plazma proudila a interagovala se slabým magnetickým polem Měsíce.
Tyto simulace ukázaly, že jak z nárazu vznikl plazmový mrak, některé z nich by se rozšířily do vesmíru, zatímco zbytek by proudil kolem Měsíce a soustředil se na opačnou stranu. Tam by plazma stlačila a krátce zesílila slabé magnetické pole měsíce. Celý tento proces, od okamžiku, kdy bylo magnetické pole zesíleno, do doby, kdy se rozpadne zpět na základní linii, by byl neuvěřitelně rychlý – někde kolem 40 minut, říká narrett.
Stačilo by toto krátké okno, aby okolní skály zaznamenaly momentální magnetický hrot? Vědci říkají, ano, s nějakou pomocí z jiného účinku souvisejícího s dopadem.
Šoky zarovnávající elektrony
Zjistili, že dopad na Imbrium by poslal tlakovou vlnu měsícem, podobnou seismickému šoku. Tyto vlny by se sblížily na druhou stranu, kde by šok „vrhl“ okolní horniny a krátce znepokojil elektrony skály – subatomické částice, které přirozeně orientují jejich otočení do jakéhokoli vnějšího magnetického pole. Vědci mají podezření, že skály byly šokovány stejně jako plazma dopadu amplifikovala magnetické pole měsíce. Když se elektrony skály usadily, předpokládali novou orientaci v souladu s momentálním vysokým magnetickým polem.
„Je to, jako byste hodili do vzduchu palubu 52 karty, v magnetickém poli a každá karta má kompasovou jehlu,“ říká Weiss. „Když se karty usadí zpět na zem, činí tak v nové orientaci. To je v podstatě proces magnetizace.“
Vědci tvrdí, že tato kombinace dynamo plus velký dopad ve spojení s rázovou vlnou dopadu je dostačující k vysvětlení vysoce magnetizovaných povrchových hornin měsíce – zejména na druhé straně. Jedním ze způsobů, jak jistě vědět, je přímo ochutnat horniny pro známky šoku a vysoký magnetismus. To by mohla být možnost, protože skály leží na druhé straně poblíž lunárního jižního pólu, kde mise jako mise NASAPlán programu Artemis na prozkoumání.
„Po několik desetiletí došlo k druhu hádanky nad měsícem magnetismu – je to z dopadů nebo je to z dynama?“ Oran říká. „A tady říkáme, je to trochu obou. A je to testovatelná hypotéza, což je hezké.“
Reference: „Amplifikace dopadu plazmy starověkého lunárního lunárního dynama“ od Isaac S. Narrett, Rona Oran, Yuxi Chen, Katarina Milković, Gábor Tóth, Elias N. Mansbach a Benjamin P. Weiss, 23. května 2025, 23. května 2025, 23. května 2025, 23. května 2025, 23. května 2025 Pokroky vědy.
Dva: 10.1126/sciADV.ADR7401
Simulace týmu byly prováděny pomocí MIT Supercloud. Tento výzkum byl částečně podporován NASA.
Nikdy nezmeškáte průlom: Připojte se k zpravodaji Scitechdaily.
