منذ عصر أبولو ، عرف العلماء أن القمر كان يحتوي على نوع من المجال المغناطيسي في الماضي ، لكن ليس لديه مجال الآن. تجيب الدراسات الجديدة لعينات أبولو القمرية على بعض هذه الأسئلة ، ولكنها تخلق أيضًا العديد من الأسئلة للإجابة عليها.
تظهر عينات القمر التي أعادتها بعثات أبولو أدلة على مغنطة. يتم مغنطة الصخور عند تسخينها ثم تبريدها في مجال مغناطيسي. عندما تبرد تحت درجة حرارة كوري (حوالي 800 درجة مئوية ، اعتمادًا على المادة) ، تصطف الجسيمات المعدنية في الصخور على طول المجالات المغناطيسية المحيطة وتتجمد في هذا الوضع ، مما ينتج مغنطة متبقية.
يمكن أيضًا قياس هذا التمغنط من الفضاء. تُظهر الدراسات من الأقمار الصناعية التي تدور في مدار أن مغنطة القمر تمتد إلى ما وراء المناطق التي أخذها رواد فضاء أبولو. كل هذا المغنطة يعني أنه يجب أن يكون للقمر مجال مغناطيسي في وقت ما من تاريخه المبكر.
يتم إنشاء معظم المجالات المغناطيسية التي نعرفها في النظام الشمسي بواسطة دينامو. يتضمن هذا بشكل أساسي الحمل الحراري في قلب معدني سائل ، والذي يحرك إلكترونات ذرات المعدن بشكل فعال ، مما يخلق تيارًا كهربائيًا. ثم يحرض هذا التيار مجالًا مغناطيسيًا. يُعتقد أن الحمل الحراري نفسه مدفوعًا بالتبريد. بينما يبرد النواة الخارجية ، تغرق الأجزاء الأكثر برودة إلى الداخل وتترك الأجزاء الداخلية الأكثر دفئًا تتحرك للخارج نحو الخارج.
نظرًا لأن القمر صغير جدًا ، فمن المتوقع أن يتم إغلاق دينامو مغناطيسي مدفوع بالتبريد الحراري في وقت ما منذ حوالي 4.2 مليار سنة. لذا ، فإن دليل المغنطة بعد هذا الوقت سيحتاج إما 1) مصدر طاقة بخلاف التبريد لدفع حركة قلب سائل ، أو 2) آلية مختلفة تمامًا لإنشاء المجالات المغناطيسية.
اقترحت التجارب المعملية طريقة بديلة من هذا القبيل. يمكن أن تنتج التأثيرات الكبيرة التي تشكل الحوض حقولًا مغناطيسية قصيرة العمر على القمر ، والتي سيتم تسجيلها في المواد الساخنة المقذوفة أثناء حدث الارتطام. في الواقع ، توجد بعض ملاحظات المغنطة في الجانب المقابل من القمر (المضاد) من الأحواض الكبيرة.
لذا ، كيف يمكنك معرفة ما إذا كان التمغنط في صخرة قد شكله دينامو أساسي أو حدث تأثير؟ حسنًا ، تستمر المجالات المغناطيسية الناتجة عن التأثير لمدة يوم واحد فقط. إذا كانت الصخرة تبرد ببطء شديد ، فلن تسجل مثل هذا المجال المغناطيسي قصير العمر ، لذا فإن أي مغناطيسية تحتفظ بها يجب أن تكون قد تم إنتاجها بواسطة دينامو. أيضا ، تظهر الصخور التي شاركت في التأثيرات دليلاً على صدمة في معادنها.
عينة قمرية واحدة ، رقم 76535 ، والتي تظهر أدلة على التبريد البطيء وعدم وجود آثار صدمة ، لديها مغنطة متبقية متميزة. هذا ، إلى جانب عمر العينة ، يشير إلى أن القمر كان له قلب سائل ومجال مغناطيسي مولّد بالدينامو منذ 4.2 مليار سنة. يتوافق مثل هذا الدينامو الأساسي مع التبريد بالحمل. ولكن ، ماذا لو كانت هناك عينات أصغر سنا؟
تشير دراسات جديدة نُشرت مؤخرًا في Science بواسطة Erin Shea وزملائها إلى أن هذا قد يكون عليه الحال. درست السيدة شي ، وهي خريجة في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، وفريقها العينة 10020 ، وهي فرس من البازلت يبلغ عمرها 3.7 مليار عام ، أعادها رواد فضاء أبولو 11. أظهروا أن العينة 10020 لا تظهر أي دليل على صدمة في معادنها. وقدروا أن العينة استغرقت أكثر من 12 يومًا لتبرد ، وهو أبطأ بكثير من عمر المجال المغناطيسي الناتج عن الارتطام. ووجدوا أن العينة ممغنطة بقوة.
من دراساتهم ، خلصت السيدة Shea وزملاؤها إلى أن القمر لديه دينامو مغناطيسي قوي ، وبالتالي قلب معدني متحرك ، منذ حوالي 3.7 مليار سنة. هذا بعد وقت جيد من إغلاق دينامو التبريد بالحمل. ومع ذلك ، ليس من الواضح ما إذا كان الدينامو نشطًا باستمرار منذ 4.2 مليار سنة مضت ، أو إذا كانت الآلية التي حركت النواة السائلة هي نفسها في 4.2 و 3.8 مليار سنة. لذا ، ما هي الطرق الأخرى للحفاظ على تحرك قلب سائل؟
تشير الدراسات الحديثة التي أجراها فريق من العلماء الفرنسيين والبلجيكيين ، بقيادة الدكتور لو بارز ، إلى أن التأثيرات الكبيرة يمكن أن تفتح القمر من دورانه المتزامن مع الأرض. وهذا من شأنه أن يخلق مدًا في القلب السائل ، تمامًا مثل محيطات الأرض. قد تتسبب هذه المدات الأساسية في حدوث تشوهات كبيرة في حدود الوشاح الأساسي ، والتي يمكن أن تؤدي إلى تدفقات واسعة النطاق في القلب ، مما يخلق دينامو.
في دراسة حديثة أخرى ، اقترح الدكتور دواير وزملاؤه أن حركة محور الدوران القمري يمكن أن تقلب القلب السائل. قرب القمر المبكر من الأرض كان سيجعل محور دوران القمر يتمايل. من شأن هذه البادرة أن تتسبب في حركات مختلفة في القلب السائل وغطاء صلب صلب ، مما يؤدي إلى تحريك ميكانيكي طويل الأمد (أطول من 1 مليار سنة) للنواة. يقدر الدكتور دواير وفريقه أن مثل هذا الدينامو سيغلق بشكل طبيعي قبل حوالي 2.7 مليار سنة حيث ابتعد القمر عن الأرض بمرور الوقت ، مما قلل من تأثير الجاذبية.
للأسف ، المجال المغناطيسي الذي اقترحته دراسة العينة 10020 لا يتناسب مع أي من هذه الاحتمالات. سيوفر هذان النموذجان مجالات مغناطيسية أضعف من أن تؤدي إلى مغنطة قوية لوحظت في العينة 10020. وسيتعين إيجاد طريقة أخرى لتعبئة القلب السائل للقمر لتفسير هذه النتائج الجديدة.
مصادر:
دينامو الأساسية القمرية طويلة العمر. شي ، وآخرون. Science 27 ، يناير 2012 ، 453-456. دوى: 10.1126 / العلوم .1215359.
دينامو قمرية طويلة العمر مدفوعة بالتحريك الميكانيكي المستمر. Le Bars et al. الطبيعة 479 ، نوفمبر 2011 ، 212-214. دوى: 10.1038 / الطبيعة 10564.
دينامو مدفوع بالتأثير للقمر المبكر. دواير وآخرون. الطبيعة 479 ، نوفمبر 2011 ، 215-218. دوى: 10.1038 / الطبيعة 10565.
