Tajemnicze, jasne wiry na powierzchni Księżyca mogą być skałami namagnesowanymi przez aktywność magmy pod ziemią.
Wiry Księżyca, widoczne przez proste przydomowe teleskopy, zaintrygowały naukowców tajemniczymi, jasnymi wzorami na powierzchni Księżyca. Ostatnie badania sugerują, że te wiry są powodowane przez namagnesowane skały, które odchylają wiatry słoneczne, dzięki czemu wiry są jaśniejsze, podczas gdy pobliskie obszary z czasem ciemnieją. Zrozumienie tych wirów może dostarczyć wglądu w historię magnetyczną Księżyca i procesy powierzchniowe.
Wiry księżycowe to jasne, faliste obiekty na powierzchni Księżyca, wystarczająco jasne, aby można je było zobaczyć przez przydomowy teleskop. Niektórzy uważają, że wyglądają jak pociągnięcia pędzlem na obrazie abstrakcyjnym. Ale to nie są tylko artystyczne zachwyty: NASA zdjęcia, takie jak powyższe, pokazują, że wąsy niektórych wirów księżycowych rozciągają się na setki mil.
Badanie tajemnicy wirów Księżyca
Wiry Księżyca nie dały się łatwo wytłumaczyć, ale najnowsze modelowanie i dane ze statków kosmicznych rzucają światło na tę zawiłą tajemnicę. Dane pokazują, że skały w wirach są namagnesowane i odchylają lub przekierowują cząsteczki wiatru słonecznego, które nieustannie bombardują Księżyc. Zamiast tego trafienie przyjmują pobliskie skały. Z biegiem czasu sąsiednie skały ciemnieją w wyniku reakcji chemicznych wywołanych zderzeniami, podczas gdy wiry pozostają jasne.
Teorie dotyczące anomalii magnetycznych w wirach Księżyca
Ale w jaki sposób skały w wirach księżycowych uległy namagnesowaniu? Księżyc nie ma dziś pola magnetycznego. Żaden astronauta ani łazik nie odwiedził jeszcze wiru księżycowego, aby go zbadać.
„Uderzenia mogą powodować tego typu anomalie magnetyczne” – powiedział Michael J. Krawczyński, profesor nadzwyczajny nauk o Ziemi, środowisku i planetach w dziale Arts & Sciences na Washington University w St. Louis. Zauważa, że meteoryty regularnie dostarczają materiał bogaty w żelazo do obszarów na powierzchni Księżyca. „Ale są pewne zawirowania, w przypadku których po prostu nie jesteśmy pewni, w jaki sposób uderzenie może stworzyć przedmiot o takim kształcie i rozmiarze”.
Krawczyński uważa, że bardziej prawdopodobne jest, że coś innego lokalnie namagnesowało wiry.
Eksperymentalne spostrzeżenia na temat magnesowania wirowego Księżyca
„Inna teoria głosi, że pod ziemią znajduje się lawa, która powoli stygnie w polu magnetycznym i tworzy anomalię magnetyczną” – powiedział Krawczyński, który zaprojektował eksperymenty mające na celu sprawdzenie tego wyjaśnienia. Jego wyniki opublikowano w czasopiśmie „ Journal of Geophysical Research: Planety.
Krawczyński i pierwsza autorka badania Yuanyuan Liang, która niedawno uzyskała tytuł doktora nauk o Ziemi, środowisku i planetach w Arts & Sciences, zmierzyli wpływ różnych kombinacji chemii atmosfery i szybkości chłodzenia magmy na minerał zwany ilmenitem, aby sprawdzić, czy mogą one wytworzyć efekt magnesowania.
„Skały ziemskie bardzo łatwo ulegają namagnesowaniu, ponieważ często zawierają maleńkie kawałki magnetytu, który jest minerałem magnetycznym” – powiedział Krawczyński. „Wiele badań ziemskich, które skupiały się na substancjach zawierających magnetyt, nie ma zastosowania do Księżyca, gdzie nie ma tego hipermagnetycznego minerału”.
Krawczyński i jego zespół odkryli jednak, że ilmenit, którego występuje dużo na Księżycu, może również reagować i tworzyć cząstki metalicznego żelaza, które można namagnesować w odpowiednich warunkach.
„Wydawało się, że mniejsze ziarna, nad którymi pracowaliśmy, wytwarzają silniejsze pole magnetyczne, ponieważ stosunek pola powierzchni do objętości jest większy w przypadku mniejszych ziaren w porównaniu z większymi ziarnami” – powiedział Liang. „Przy bardziej odsłoniętej powierzchni mniejsze ziarna łatwiej ulegają reakcji redukcji”.
„Nasze eksperymenty analogowe wykazały, że w warunkach księżycowych moglibyśmy stworzyć potrzebny nam magnesowalny materiał. Jest zatem prawdopodobne, że te wiry są spowodowane przez magmę podpowierzchniową” – powiedział Krawczyński, pracownik naukowy uniwersyteckiego McDonnell Center for the Space Sciences.
Konsekwencje namagnesowania dla nauki o Księżycu
Ustalenie pochodzenia wirów Księżyca uważa się za kluczowe dla zrozumienia procesów, które ukształtowały powierzchnię Księżyca, historii pola magnetycznego na Księżycu, a nawet ogólnego wpływu powierzchni planet i księżyców na otaczające je środowisko kosmiczne.
Przyszłe poszukiwania i eksperymenty
Badanie to pomoże zinterpretować dane uzyskane podczas przyszłych misji na Księżyc, zwłaszcza tych, które badają anomalie magnetyczne na powierzchni Księżyca. NASA ma taki zamiar wysłać łazik do obszaru wirowego Księżyca znanego jako Reiner Gamma w 2025 r. w ramach misji Lunar Vertex.
„Jeśli zamierzasz tworzyć anomalie magnetyczne opisanymi przez nas metodami, podziemna magma musi zawierać dużą ilość tytanu” – powiedział Krawczyński. „Widzieliśmy ślady tej reakcji, w wyniku której w meteorytach księżycowych i próbkach księżycowych pobranych przez Apolla powstają metaliczne żelazo. Jednak wszystkie te próbki to powierzchniowe strumienie lawy, a nasze badanie pokazuje, że chłodzenie pod ziemią powinno znacząco nasilić reakcje tworzenia metali”.
Na razie jego eksperymentalne podejście jest najlepszym sposobem sprawdzenia przewidywań dotyczących tego, w jaki sposób niewidzialna lawa może napędzać efekty magnetyczne tajemniczych wirów Księżyca.
„Gdybyśmy mogli po prostu przeanalizować sytuację, moglibyśmy sprawdzić, czy taka reakcja ma miejsce” – powiedział Krawczyński. „Byłoby wspaniale, ale nie jest to jeszcze możliwe. W tej chwili utknęliśmy na powierzchni.”
Odniesienie: „Możliwość wytwarzania przez magmatyzm skorupy księżycowej silnego magnetyzmu skorupy” Y. Lianga, SM Tikoo i MJ Krawczyńskiego, 20 maja 2024 r., Journal of Geophysical Research: Planety.
DOI: 10.1029/2023JE008179
