Dzisiaj Księżyc nie ma własnego magnetyzmu, ale naukowcy zastanawiają się nad jego magnetyczną przeszłością już od wielu dekad, od kiedy magnetyzm wykryto w księżycowych skałach.

Specjaliści z Massachusetts Institute of Technology (USA) twierdzą, że połączenie niedużego własnego pola Księżyca z działaniem wytwarzającej plazmę kolizji spowodowało przejściowe powstanie silnego pola na niewidocznej z Ziemi stronie (http://dx.doi.org/10.1126/sciadv.adr7401).

Z pomocą szczegółowych symulacji badacze pokazali, że zderzenie - na przykład z dużą asteroidą - mogło wygenerować chmurę zjonizowanych cząstek. Cześć tej chmury plazmy rozszerzyła się w przestrzeń kosmiczną, podczas gdy reszta opłynęła Księżyc i skoncentrowała się po przeciwnej stronie. Tam na krótko wzmocniła słabe pole magnetyczne Księżyca.

Cały ten proces - od momentu wzmocnienia pola, do jego powrotu do stanu wyjściowego - przebiegał niezwykle szybko. Skały znajdujące się w tym rejonie mogłyby jednak zarejestrować ślady tego chwilowo wzmocnionego pola magnetycznego, zanim po krótkim czasie zanikło.

Ponadto duże uderzenie spowodowane kolizją wywołałoby falę ciśnienia podobną do wstrząsu sejsmicznego, która przeszłaby przez cały Księżyc. Fale te zbiegałyby się po przeciwnej jego stronie, gdzie wstrząs spowodowałby drgania skał, tymczasowo zaburzając elektrony, które naturalnie ustawiają się zgodnie z zewnętrznym polem magnetycznym.

Naukowcy podejrzewają, że skały doznały tego wstrząsu dokładnie w momencie, gdy plazma z uderzenia wzmacniała księżycowe pole magnetyczne. Gdy elektrony wróciły do stabilnego stanu, przyjęły nowe ustawienie zgodne z chwilowym, silnym polem.

Połączenie tych wszystkich zdarzeń mogłoby wyjaśnić obecność silnie namagnesowanych skał wykrytych w pobliżu południowego bieguna, po niewidocznej z Ziemi stronie Księżyca. Znajduje się tam właśnie jeden z największych basenów uderzeniowych - basen Imbrium.

„Istnieją duże obszary księżycowego magnetyzmu, który wciąż pozostaje niewyjaśniony” - mówi główny autor badania, Isaac Narrett. „Jednak większość silnych pól magnetycznych mierzonych przez sondy orbitujące wokół Księżyca można wyjaśnić z pomocą opisanego przez nas procesu. Dotyczy to zwłaszcza pól obecnych po niewidocznej stronie Księżyca” – podkreśla.

Jeśli natomiast chodzi o naturalne pole magnetyczne, obecne niegdyś na Księżycu, to zwykle naukowcy przyjmują, że było ono wytwarzane przez wewnętrzne dynamo, podobnie jak ma to miejsce na Ziemi, choć działało ono dużo słabiej od ziemskiego. Dynamo (magnetohydrodynamiczne) to w astronomii mechanizm wytwarzania pola magnetycznego dzięki poruszającej się plazmie.

W 2020 roku inny zespół naukowców przetestował natomiast hipotezę obejmującą gigantyczne uderzenie w Księżyc, wzmacniające słabe pole magnetyczne generowane nie przez dynamo, ale przez Słońce. Obliczenia pokazały jednak, że taka kombinacja nie byłaby wystarczająca, aby odpowiednio mocno namagnesować skały, co przemawia za działaniem wewnętrznego dynama.

Jednym ze sposobów na sprawdzenie przedstawionej teraz hipotezy byłoby bezpośrednie pobranie próbek namagnetyzowanych skał w celu wykrycia śladów wstrząsu oraz silnego namagnesowania. Może to być wykonalne, ponieważ skały te znajdują się w pobliżu południowego bieguna, gdzie planowane są misje eksploracyjne, takie jak program Artemis NASA.

Marek Matacz

mat/ bar/