دراسة جديدة تقول أن المجال المغناطيسي للقمر موجود أطول بمليار سنة مما كنا نظن

عندما يتعلق الأمر بدراسة الكواكب والأقمار والنجوم ، فإن المجالات المغناطيسية تعتبر أمرًا مهمًا نوعًا ما. يُعتقد أنه نتيجة الحمل الحراري في كوكب ما ، يمكن أن تكون هذه الحقول هي الفرق بين كوكب يؤدي إلى الحياة أو يصبح كرة صخرية هامدة. لبعض الوقت ، عرف العلماء أن هناك مجالًا مغناطيسيًا للأرض ، والذي يتم تشغيله بواسطة تأثير دينامو ناتج عن الحمل الحراري في قلبه السائل الخارجي.

يعتقد العلماء أيضًا منذ فترة طويلة أن القمر كان يحتوي على مجال مغناطيسي ، والذي كان يعمل أيضًا بالحمل الحراري في قلبه. في السابق ، كان يُعتقد أن هذا المجال اختفى بعد حوالي مليار سنة من تشكل القمر (حوالي 3 إلى 3.5 مليار سنة). لكن بحسب أ دراسة جديدة من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) ، يبدو الآن أن المجال المغناطيسي للقمر استمر في الوجود لمليار سنة أخرى.

الدراسة بعنوان ' تاريخ ملياري عام للدينامو القمري '، ظهر مؤخرًا في المجلةتقدم العلم. بقيادة الدكتورة سونيا تيكو ، الأستاذة المساعدة في جامعة روتجر وباحثة سابقة في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، حلل الفريق صخور القمر القديمة التي جمعتها وكالة ناسا أبولو 15 بعثة. ما وجدوه هو أن الصخر أظهر علامات على وجود كائن في مجال مغناطيسي عندما تشكل ما بين 1 و 2.5 مليار سنة.

مفهوم الفنان عن الاصطدام بين الأرض البدائية و Theia ، مما أدى إلى تكوين القمر ، كاليفورنيا. منذ 4.5 مليار سنة. الائتمان: ناسا

يعني عمر هذه العينة الصخرية أنها أصغر بكثير من غيرها من بعثات أبولو. باستخدام تقنية طوروها ، فحص الفريق التركيب الزجاجي للعينة بمقياس مغناطيسي لتحديد خصائصها المغناطيسية. ثم قاموا بتعريض العينة لمجال مغناطيسي تم إنشاؤه في المختبر وظروف أخرى كانت مشابهة لتلك التي كانت موجودة على القمر عندما تكونت الصخور.

تم ذلك عن طريق وضع الصخور في فرن مصمم خصيصًا خالٍ من الأكسجين ، والذي تم بناؤه بمساعدة كليمنت سوفيت وتيموثي جروف - باحثان من قسم MIT في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. علوم الأرض والغلاف الجوي والكواكب (EAPS) والمؤلفون المشاركون في الدراسة. ثم عرّض الفريق الصخور لبيئة هشة وخالية من الأكسجين وقام بتسخينها إلى درجات حرارة قصوى.

كما أوضح بنجامين فايس - أستاذ علوم الكواكب في EAPS -:

'ترى كيف تحصل على المغناطيسية من التسخين في هذا المجال المغناطيسي المعروف ، ثم تقارن هذا المجال بالمجال المغناطيسي الطبيعي الذي قمت بقياسه مسبقًا ، ومن ذلك يمكنك معرفة قوة المجال القديمة ... بهذه الطريقة ، أخيرًا حصلوا على قياس دقيق للمجال القمري '.

بناءً على ذلك ، قرروا أن صخرة القمر أصبحت ممغنطة في مجال بقوة حوالي 5 ميكروتسلا. هذا أضعف بعدة مرات من المجال المغناطيسي للأرض عند قياسه من السطح (25-65 ميكروتسلا) ، وأضعف بمرتين مما كان عليه قبل 3 إلى 4 مليارات سنة. كانت هذه النتائج مهمة للغاية ، لأنها قد تساعد في حل لغز دائم حول القمر.

Cutaway of the Moon ، يظهر داخله المتمايز. الائتمان: NASA / SSERVI

في السابق ، اشتبه العلماء في أن المجال المغناطيسي للقمر قد انقرض بعد 1.5 مليار سنة من تشكل القمر (حوالي 3 مليارات سنة). ومع ذلك ، لم يكونوا متأكدين مما إذا كانت هذه العملية قد حدثت بسرعة ، أو ما إذا كان المجال المغناطيسي للقمر قد استمر ، ولكن في حالة ضعف. تشير نتائج هذه الدراسة إلى أن المجال المغناطيسي في الواقع باق لمليار سنة إضافية ، حيث تبدد منذ حوالي 2.5 مليار سنة.

كما أوضح فايس ، تثير هذه الدراسة أسئلة جديدة حول التاريخ الجيولوجي للقمر:

'إن مفهوم المجال المغناطيسي الكوكبي الناتج عن تحريك المعدن السائل هو فكرة عمرها بضعة عقود فقط. ما الذي يدفع هذه الحركة على الأرض والأجسام الأخرى ، خاصة على القمر ، ليس مفهوماً جيدًا. يمكننا معرفة ذلك من خلال معرفة عمر دينامو القمر '.

بعبارة أخرى ، يلقي هذا الجدول الزمني الجديد للقمر بعض الشكوك حول النظرية القائلة بأن الدينامو القمري وحده هو ما كان يدعم مجاله المغناطيسي في الماضي. في الأساس ، يُنظر الآن على أنه احتمال واضح أن المجال المغناطيسي للقمر كان مدعومًا بآليتين. في حين سمح أحدهم بدينامو في القلب يعمل على تشغيل مجاله المغناطيسي لمليار سنة جيدة بعد تشكل القمر ، فإن ثانيًا استمر في استمراره بعد ذلك.

في الماضي ، اقترح العلماء أن دينامو القمر كان مدفوعًا بقوة الجاذبية الأرضية ، والذي كان من شأنه أن يتسبب في انثناء المد والجزر في باطن القمر (إلى حد كبير بالطريقة نفسها التي تحرك بها جاذبية المشتري وزحل النشاط الجيولوجي في أقماريهما الداخلية). بالإضافة إلى ذلك ، دار القمر ذات مرة في مدار قريبًا جدًا من الأرض ، والذي ربما كان كافيًا لتشغيل مجاله المغناطيسي الذي كان أقوى من قبل.

انطباع الفنان عن اصطدام جسم بحجم المريخ بالأرض ، وبدء العملية التي أدت في النهاية إلى تكوين القمر. الائتمان: جو توتشياروني

ومع ذلك ، ابتعد القمر تدريجياً عن الأرض ، ووصل في النهاية إلى مداره الحالي منذ حوالي 3 مليارات سنة. يتزامن هذا مع الجدول الزمني للحقل المغناطيسي للقمر ، والذي بدأ في التبدد في نفس الوقت تقريبًا. قد يعني هذا أنه قبل حوالي 3 مليارات سنة ، بدون قوة الجاذبية للأرض ، برد اللب ببطء. بعد مليار سنة ، تصلب اللب لدرجة أنه أوقف المجال المغناطيسي للقمر. كما أوضح فايس:

'عندما يبرد القمر ، يعمل قلبه كمصباح الحمم البركانية - ترتفع الأشياء منخفضة الكثافة لأنها ساخنة أو لأن تركيبها يختلف عن السائل المحيط. هذه هي الطريقة التي نعتقد أن دينامو الأرض يعمل بها ، وهذا ما نقترح أن دينامو القمر المتأخر كان يعمل كذلك ... اليوم حقل القمر أساسًا صفر. ونحن نعلم الآن أنها توقفت في مكان ما بين تكوين هذه الصخرة واليوم '.

أصبحت هذه النتائج ممكنة بفضل توفر الصخور القمرية الأصغر سنا جزئيًا. في المستقبل ، يخطط الباحثون لتحليل حتى العينات الأصغر سنًا لتحديد مكان موت دينامو القمر تمامًا. لن يؤدي ذلك إلى التحقق من صحة نتائج هذه الدراسة فحسب ، بل قد يؤدي أيضًا إلى وضع جدول زمني أكثر شمولاً للتاريخ الجيولوجي للقمر.

نتائج هذه الدراسات وغيرها التي تسعى إلى فهم كيفية تشكل القمر وتغيره بمرور الوقت ستقطع شوطًا طويلاً نحو تحسين فهمنا لكيفية ظهور الأرض والنظام الشمسي والأنظمة الشمسية الإضافية.

قراءة متعمقة: تقدم العلم و أخبار معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا