Når det kommer til studiet af planeter, måner og stjerner, er magnetiske felter en slags. Antages at være et resultat af konvektion i en planet, kan disse felter være forskellen mellem en planet, der giver liv eller bliver en livløs klippekugle. I nogen tid har videnskabsmænd vidst, at det har et jordens magnetfelt, der drives af en dynamoeffekt skabt af konvektion i dens flydende, ydre kerne.
Videnskabsfolk har også længe konstateret, at Månen engang havde et magnetfelt, der også blev drevet af konvektion i sin kerne. Tidligere blev det antaget, at dette felt forsvandt cirka 1 milliard år efter, at Månen dannede sig (ca. 3 til 3,5 milliarder år siden). Men ifølge en ny undersøgelse fra Massachusetts Institute of Technology (MIT) ser det nu ud til, at Månens magnetiske felt fortsatte med at eksistere i en anden milliard år.
Undersøgelsen med titlen "En historie på to milliarder år til månedynamoen" dukkede op for nylig i tidsskriftet Videnskabelige fremskridt. Under ledelse af Dr. Sonia Tikoo, en lektor ved Rutger's University og en tidligere forsker ved MIT, analyserede teamet gamle månebjerger indsamlet af NASAs Apollo 15 mission. Hvad de fandt var, at klippen viste tegn på et væsen i magnetfelt, da det blev dannet for mellem 1 og 2,5 milliarder år siden.
Alderen for denne stenprøve betyder, at den er væsentligt yngre end andre, der returneres af Apollo-missionerne. Ved hjælp af en teknik, de udviklede, undersøgte teamet prøveens glasagtige sammensætning med et magnometer for at bestemme dens magnetiske egenskaber. De udsatte derefter prøven for et labgenereret magnetisk felt og andre forhold, der lignede dem, der eksisterede på Månen, da klippen ville have dannet sig.
Dette blev gjort ved at placere klipperne i en specialdesignet iltberøvet ovn, der blev bygget ved hjælp af Clement Suavet og Timothy Grove - to forskere fra MIT's Department of Earth, Atmospheric and Planetetary Sciences (EAPS) og medforfattere om Studiet. Holdet udsatte derefter klipperne for et hårdt, iltfrit miljø og opvarmede dem til ekstreme temperaturer.
Som Benjamin Weiss - en professor i planetariske videnskaber ved EAPS - forklarede:
”Du kan se, hvordan magnetiseret det bliver ved at blive opvarmet i det kendte magnetfelt, så sammenligner du dette felt med det naturlige magnetfelt, du målte på forhånd, og ud fra det kan du finde ud af, hvad den gamle feltstyrke var ... På denne måde endelig endelig har fået en nøjagtig måling af månefeltet. ”
Fra dette bestemte de, at måneberget blev magnetiseret i et felt med en styrke på ca. 5 mikrotesla. Det er mange gange svagere end Jordens magnetfelt, målt fra overfladen (25 - 65 mikroteslas), og to størrelsesordener svagere end hvad det var for 3 til 4 milliarder år siden. Disse fund var ganske betydningsfulde, da de kan hjælpe med at løse et varigt mysterium om Månen.
Tidligere havde forskere mistanke om, at Månens magnetfelt døde 1,5 milliarder år efter, at Månen dannede sig (ca. 3 milliarder år siden). De var imidlertid usikre på, om denne proces skete hurtigt, eller om Månens magnetfelt varede, men i en svækket tilstand. Resultaterne af denne undersøgelse indikerer, at magnetfeltet faktisk varede i yderligere en milliard år og spredte sig for omkring 2,5 milliarder år siden.
Som Weiss antydede rejser denne undersøgelse nye spørgsmål om Månens geologiske historie:
”Begrebet et planetarisk magnetfelt produceret ved at flytte flydende metal er en idé, der virkelig kun er nogle få årtier gammel. Hvad der styrker denne bevægelse på Jorden og andre kroppe, især på månen, er ikke vel forstået. Vi kan finde ud af dette ved at kende månedynamos levetid. ”
Med andre ord kaster denne nye tidslinje af Månen nogen tvivl om teorien om, at en månedynamo alene er det, der drev sit magnetfelt i fortiden. Grundlæggende ses det nu som en markant mulighed for, at Månens magnetfelt blev drevet af to mekanismer. Mens man tillader en dynamo i kernen, der drev sit magnetfelt i en god milliard år efter Månens dannelse, holdt en anden en det i gang bagefter.
Tidligere har forskere foreslået, at Månens dynamo blev drevet af Jordens tyngdekrafttræk, hvilket ville have forårsaget tidevandsbøjning i Månens indre (meget på samme måde som Jupiter og Saturns kraftige tyngdekraft driver geologisk aktivitet i deres månes indre). Derudover kredsede Månen en gang meget tættere på Jorden, hvilket måske har været nok til at drive dets engang stærkere magnetfelt.
Månen flyttede imidlertid gradvist væk fra Jorden og nåede til sidst sin nuværende bane for omkring 3 milliarder år siden. Dette falder sammen med tidslinjen for Månens magnetfelt, som begyndte at sprede sig omtrent på samme tid. Dette kunne betyde, at kernen langsomt afkøles uden jordens tyngdepunkt, for omkring 3 milliarder år siden. En milliard år senere havde kernen størknet til det punkt, at den arresterede Månens magnetfelt. Som Weiss forklarede:
”Når månen afkøles, fungerer dens kerne som en lavalampe - ting med lav densitet stiger, fordi det er varmt, eller fordi dets sammensætning er anderledes end den omgivende væske. Det er sådan vi tror, at Jordens dynamo fungerer, og det er det, vi antyder, at den sene månedynamo også gjorde ... I dag er månens felt i det væsentlige nul. Og vi ved nu, at det slukkede et sted mellem dannelsen af denne klippe og i dag. ”
Disse fund blev muliggjort delvis takket være tilgængeligheden af yngre måne klipper. I fremtiden planlægger forskerne at analysere endnu yngre prøver for præcist at bestemme, hvor Månens dynamo døde fuldstændigt. Dette tjener ikke kun til at validere resultaterne af denne undersøgelse, men kan også føre til en mere omfattende tidslinje af Månens geologiske historie.
Resultaterne af disse og andre undersøgelser, der søger at forstå, hvordan Månen dannede og ændrede sig over tid, vil også gå langt i retning af at forbedre vores forståelse af, hvordan Jorden, solsystemet og ekstrasolsystemer blev til.
