на луне есть магнитное поле или нет
Почему у Луны нет своего магнитного поля?
Магнитное поле планеты представляет собой уникальную материю, которая с помощью особых электрических зарядов создает особую зону, защищающую планету от вредного космического излучения. Как сообщает портал newsweek.com, Луна полностью потеряла свое магнитное поле в результате кристаллизации ядра нашего спутника около одного миллиарда лет назад, тем самым лишившись какой-либо защиты от солнечного ветра. Но что же именно вызвало возникновение подобного процесса и можно ли объяснить его с помощью науки?
Луна лишилась своего магнитного поля примерно миллиард лет назад
Было ли у Луны магнитное поле?
Группа ученых, возглавляемая Саидом Мигани из Массачусетского технологического института (MIT), уже несколько лет изучает магнитное поле Луны. Считается, что наш естественный спутник сформировался около 4,5 миллиардов лет назад после мощного столкновения Земли с объектом размером с Марс. Обломки от подобного столкновения в конечном итоге были стянуты вместе гравитационными силами, со временем образовав сферу, которую мы можем видеть на небосводе и в настоящие дни. Изначально Луна была гораздо ближе к Земле, чем сейчас. Со временем спутник отодвинулся, продолжая удаляться от нашей планеты со скоростью нескольких сантиметров в год, и, хотя изначально у него было сильное магнитное поле, постепенно оно полностью исчезло.
В ходе предыдущих исследований ученые обнаружили, что около четырех миллиардов лет назад магнитное поле Луны было мощнее земного практически в два раза, что было определено при изучении образцов лунных пород, выброшенных во время извержений вулканов. Когда камни остывали и затвердевали, крошечные зернышки выстраивались вдоль линий магнитного поля, фиксируя их направление. Когда три миллиарда лет назад вулканическая активность полностью прекратилась, последствия подобного космического катаклизма не заставили себя долго ждать, понизив силу магнитного поля спутника до минимальных показателей.
Кстати говоря, найти еще больше полезной информации об астрономии и связанных с ней науках, вы можете в наших официальных каналах Telegram и Яндекс.Дзен.
Древние вулканы на Луне могут быть свидетелями потери спутником магнитного поля, существовавшего в древности
Согласно мнению специалистов, из-за своих относительно небольших размеров, Луна рано или поздно лишилась бы своей космической защиты в любом случае. Вместе с тем, удивительным в данной ситуации остается то, что внутренняя динамо-машина спутника работала по меньшей мере 2 миллиарда лет — неплохой срок для легковесного объекта. Так, хотя планета Марс может похвастаться вдвое большим диаметром, широко распространено мнение, что марсианское магнитное поле погибло около четырех миллиардов лет назад. Подобное заключение может указывать на наличие в далеком прошлом нашего спутника долгоживущего источника энергии. Кроме того, находясь на близком расстоянии от Земли, жидкость в ядре Луны была подвержена постоянному влиянию гравитационных сил нашей планеты, разгоняясь до скоростей, необходимых для создания сильного магнитного поля.
По мере того как Луна удалялась все дальше от Земли, подобный эффект постепенно ослабевал, уступая место процессу, называемому кристаллизацией ядра. Когда ядро спутника полностью кристаллизовалось, внутренняя динамо-машина Луны остановилась, а сама она превратилась в светло-серый безжизненный шар, обдуваемый со всех сторон солнечным ветром.
Лунное магнитное поле исчезло всего миллиард лет назад
Расплавленное ядро Луны в представлении художника
Лунное магнитное поле исчезло на миллиард лет позже, чем считалось ранее — сообщают американские планетологи в статье, опубликованной в журнале Science Advances. Ученые заявляют, что оно могло существовать еще 2,5 миллиарда лет назад. К такому выводу исследователи пришли, изучив образец лунных пород, полученный миссией «Аполлон-15» в 1971 году.
Сегодня у Луны нет глобального магнитного поля, однако так было не всегда. Считается, что в промежутке между 4,25 и 3,56 миллиардов лет назад, лунное магнитное поле было похоже на Земное. По мнению ученых, оно создавалось бурным движением жидкостей внутри расплавленного ядра спутника — это называется магнитным динамо. Однако до сих пор было неизвестно, когда именно лунное магнитное поле исчезло: в предыдущих работах планетологи не могли четко сказать, пропало ли оно совсем 3,19 миллиарда лет назад, или продолжало существовать, просто в более слабой форме.
Чтобы ответить на этот вопрос, исследователи из Калифорнийского университета в Беркли и Массачусетского технологического института провели анализ фрагмента лунных пород. Образец, представляющий собой брекчию преимущественно из расплавленного стекла и обломков базальта, был взят из кратера Дюна в районе Моря Дождей. Согласно анализу соотношения изотопов аргона, частицы базальта сформировались из потоков лавы примерно 3,3 миллиарда лет назад. Стеклянная матрица, связывающая фрагменты воедино, вероятно образовалась после падения на Луну метеорита примерно 1 — 2,5 миллиарда лет назад.
Однако что более важно, во время падения расплавились частицы железа внутри базальта — металл потерял свою исходную намагниченность. По мере остывания стекла железо остыло, обретя намагниченность по направлению магнитного поля Луны, подобно стрелке компаса, сохранив таким образом следы его влияния.
Планетологи исследовали 20 взаимно ориентированных металлических зерен, находившихся в образцах, которые доставили астронавты лунной миссии «Аполлон-15». Сначала ученые, используя высокочувствительный магнитометр, измерили природные магнитные свойства образцов. Важно заметить, что за 45 лет хранения на Земле, зерна частично изменили свою намагниченность под действием земного магнитного поля. Однако авторам удалось по косвенным признакам установить, что и до доставки на Землю зерна железа были намагничены в одну сторону. Затем в лабораторной печи, где было снижено содержание кислорода, ученые нагрели образцы до высоких температур (от 600 до 780 градусов Цельсия), параллельно подвергнув их воздействию магнитного поля с известной индукцией. Исследователи измеряли, как будет меняться намагниченность пород по мере увеличения окружающей температуры.
«Вы видите, как [образец] намагничивается при нагреве в магнитном поле с известной силой, а затем вы сравниваете это магнитное поле с природным магнитным полем, измеренным ранее, и благодаря этому вы можете узнать, каким магнитное поле было в древности», — комментирует один из авторов работы, Бенджамин Вайс (Benjamin Weiss).
Эксперимент показал, что 1 — 2,5 миллиарда лет назад Луна обладала магнитным полем с индукцией 5 микротесла. Это примерно на два порядка слабее, чем 3 — 4 миллиарда лет назад. Такая огромная разница, по мнению исследователей, может указывать, что за лунное динамо отвечало два разных механизма. В частности, авторы работы предполагают, что до 3,56 миллиарда лет назад магнитное динамо создавала орбитальная прецессия Луны, которая находилась гораздо ближе к Земле, чем сейчас. Затем, когда спутник отдалился от нас, вероятно в силу вступил другой процесс, который поддерживал слабое магнитное поле еще, около миллиарда лет. Исследователи предполагают, что это была термохимическая конвекция. Затем, когда ядро постепенно остыло, магнитное динамо угасло.
Сейчас исследователи планируют изучить более молодые образцы лунных пород, чтобы выяснить, когда лунное магнитное поле исчезло окончательно.
Недавно ученые подтвердили, существование магнитного поля необходимо для возникновения жизни на планете. Именно оно спасло атмосферу Земли от молодого Солнца. Кроме того, отсутствие магнитного поля считается одной из причин, по которой Марс потерял свою газовую оболочку.
Почему у Луны нет своего магнитного поля? в закладки 2
Магнитное поле планеты представляет собой уникальную материю, которая с помощью особых электрических зарядов создает особую зону, защищающую планету от вредного космического излучения. Как сообщает портал newsweek.com, Луна полностью потеряла свое магнитное поле в результате кристаллизации ядра нашего спутника около одного миллиарда лет назад, тем самым лишившись какой-либо защиты от солнечного ветра. Но что же именно вызвало возникновение подобного процесса и можно ли объяснить его с помощью науки?
Было ли у Луны магнитное поле?
Группа ученых, возглавляемая Саидом Мигани из Массачусетского технологического института (MIT), уже несколько лет изучает магнитное поле Луны. Считается, что наш естественный спутник сформировался около 4,5 миллиардов лет назад после мощного столкновения Земли с объектом размером с Марс. Обломки от подобного столкновения в конечном итоге были стянуты вместе гравитационными силами, со временем образовав сферу, которую мы можем видеть на небосводе и в настоящие дни. Изначально Луна была гораздо ближе к Земле, чем сейчас. Со временем спутник отодвинулся, продолжая удаляться от нашей планеты со скоростью нескольких сантиметров в год, и, хотя изначально у него было сильное магнитное поле, постепенно оно полностью исчезло.
В ходе предыдущих исследований ученые обнаружили, что около четырех миллиардов лет назад магнитное поле Луны было мощнее земного практически в два раза, что было определено при изучении образцов лунных пород, выброшенных во время извержений вулканов. Когда камни остывали и затвердевали, крошечные зернышки выстраивались вдоль линий магнитного поля, фиксируя их направление. Когда три миллиарда лет назад вулканическая активность полностью прекратилась, последствия подобного космического катаклизма не заставили себя долго ждать, понизив силу магнитного поля спутника до минимальных показателей.
Древние вулканы на Луне могут быть свидетелями потери спутником магнитного поля, существовавшего в древности
Согласно мнению специалистов, из-за своих относительно небольших размеров, Луна рано или поздно лишилась бы своей космической защиты в любом случае. Вместе с тем, удивительным в данной ситуации остается то, что внутренняя динамо-машина спутника работала по меньшей мере 2 миллиарда лет — неплохой срок для легковесного объекта. Так, хотя планета Марс может похвастаться вдвое большим диаметром, широко распространено мнение, что марсианское магнитное поле погибло около четырех миллиардов лет назад. Подобное заключение может указывать на наличие в далеком прошлом нашего спутника долгоживущего источника энергии. Кроме того, находясь на близком расстоянии от Земли, жидкость в ядре Луны была подвержена постоянному влиянию гравитационных сил нашей планеты, разгоняясь до скоростей, необходимых для создания сильного магнитного поля.
По мере того как Луна удалялась все дальше от Земли, подобный эффект постепенно ослабевал, уступая место процессу, называемому кристаллизацией ядра. Когда ядро спутника полностью кристаллизовалось, внутренняя динамо-машина Луны остановилась, а сама она превратилась в светло-серый безжизненный шар, обдуваемый со всех сторон солнечным ветром.
Луна хоть и не магнит, а примагничивает.
Недавно выяснилось, что Луна тоже обладает магнитными свойствами. Данные, полученные с автоматических зондов, рассказали ученым о том, что солнечный ветер обтекает Луну и взаимодействует с ней совершенно не так, как с Землей, потому что она, в отличие от нашей планеты, не имеет собственного магнитного поля. Но это ее совсем не останавливает…
Вокруг Земли поток солнечного ветра формирует магнитосферу — полость в форме огромной вытянутой капли, внутри которой проявляет себя геомагнитное поле. Головная часть всегда обращена к Солнцу, откуда набегает солнечный ветер, расстояние до ее границы 10-12 радиусов Земли, то есть порядка 70 тысяч километров. На ночной стороне Земли в антисолнечном направлении вытянут более чем на 200 земных радиусов длинный хвост магнитосферы, его протяженность более миллиона километров. И эта магнитосфера вместе с Землей летит по орбите, облекая Землю и защищая планету от губительных коротковолновых излучений.
Но это все магнитная оболочка Земли. А как обстоят дела со спутником нашей планеты? Достоверные экспериментальные сведения о магнитном поле Луны впервые были получены российскими учеными из Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн Российской АН, когда в 1959 году стартовал первый удачный полет космического аппарата с Земли на Луну. Об этом нужно рассказать особо, поскольку эта космическая миссия впервые была оснащена научными приборами, которые телеметрически передавали научные данные в ЦУП во время полета от Земли к Луне, ибо судьба миссии была краткой — долететь до Луны и разбиться в жестком прилунении…
12 сентября 1959 года был осуществлен пуск ракеты-носителя Восток-Л, которая вывела на траекторию полета к Луне автоматическую межпланентную станцию (АМС) «Луна-2». АМС не имела собственной двигательной установки и просто разбилась 14 сентября 1959 года, впервые в мире достигнув поверхности Луны в районе Моря Ясности вблизи кратеров Аристил, Архимед и Автолик. На поверхность Луны был доставлен вымпел с изображением герба Союза Советских Социалистических Республик! Дубликат вымпела Н. С. Хрущев вручил в качестве сувенира американскому президенту г-ну Эйзенхауэру во время поездки в США.
Прошли годы с тех первых шагов в космос. Теперь космические миссии множественны и разнообразны, в том числе по измерению магнитных полей в солнечном ветре и магнитосфере, на астероидах и других планетах. И сейчас можно изучить и обнаружить куда более тонкие эффекты и взаимодействия.
И вот недавно выяснилось, что не имеющая собственного магнитного поля Луна тем не менее влияет на магнитные поля в солнечном ветре, причем эти изменения выявляются в десятках тысячах километров от лунной поверхности. Это связано с особенностями обтекания Луны непрерывным потоком плазмы, несущейся прямо от Солнца, который очень изменчив, его параметры быстро варьируются. Меняется скорость и плотность частиц в набегающей плазме, а также межпланетное магнитное поле, несомое солнечным ветром, изменяющееся в пределах от единиц до десятков нТл.
Но почему же это все происходит, ведь у Луны нет магнитосферы из-за отсутствия собственного магнитного поля? Дело вот в чем: поток плазмы солнечного ветра беспрепятственно достигает поверхности спутника на освещенной стороне Луны. Но сам он, тем не менее, несет межпланетное магнитное поле от Солнца и является проводящей средой, структура и поведение которой при обтекании Луны оказалось намного сложнее, чем предполагали исследователи NASA, о чем сообщается в недавнем пресс-релизе.
Компьютерное моделирование плазменных процессов показало, что непосредственно у поверхности Луны под действием солнечных излучений при набегании плазменного потока возникают изменчивые электрические поля. Оказалось, что они могут ускорять электроны, высвобождаемые из электронных оболочек атомов ультрафиолетовыми лучами Солнца. Потоки ионов формируются из протонов солнечного ветра и испытывают обратное отражение под воздействием слабых магнитных полей остаточного намагничивания, которые сохранились в поверхностных породах спутника Земли в отдельных регионах лунной поверхности. Эти потоки ионов отражаются обратно в космос и напоминают струи фонтанов.
Электромагнитные поля остаточной намагниченности, проявляющиеся на расстояниях всего лишь нескольких метров от поверхности, стимулируют турбулентные возмущения в солнечном ветре за тысячи километров от Луны. Подобные явления могут иметь место в окрестностях иных тел Солнечной системы, у которых нет собственного глобального магнитного поля. Обтекание солнечным ветром таких препятствий выявило много неожиданных плазменных эффектов, требующих дальнейшего исследования.
Добавьте «Правду.Ру» в свои источники в Яндекс.Новости или News.Google, либо Яндекс.Дзен
Быстрые новости в Telegram-канале Правды.Ру. Не забудьте подписаться, чтоб быть в курсе событий.
Почему раннее магнитное поле Луны было таким сильным?
Около четырёх миллиардов лет назад Луна обладала магнитным полем, которое было примерно таким же сильным, как магнитное поле Земли. То, как Луна с гораздо меньшим ядром, чем у Земли, могла иметь такое сильное магнитное поле, является нерешённой проблемой в истории эволюции нашего спутника.
Исследователи Аарон Шейнберг (Aaron Scheinberg) из Принстона, Криста Содерлунд (Krista Soderlund) из Техасского института геофизики и Линда Элкинс-Тантон (Linda Elkins-Tanton) из Аризонского государственного университета, решили найти объяснение тому, что же могло послужить причиной существования такого мощного магнитного поля в прошлом нашего естественного спутника. Результаты их работы были недавно опубликованы в журналах Earth и Platinum Science Letters.
Магнитное поле Земли защищает нашу планету, отклоняя большую часть солнечного ветра, чьи заряженные частицы в противном случае уничтожили бы озоновый слой, который в свою очередь защищает Землю от вредного ультрафиолетового излучения.
В то время как магнитное поле Земли генерируется движением жидкого металлического ядра (явление известное как динамо), ядро Луны слишком мало, чтобы создать магнитное поле такой величины.
Поэтому группа исследователей предложила новую модель того, как магнитное поле Луны могло достичь уровня магнитного поля Земли. В предложенном учёными варианте динамо вызвано не небольшим металлическим ядром Луны, а толстым слоем расплавленной (жидкой) породы, которая находится поверх него.
В такой модели самый нижний слой мантии Луны находится в жидком состоянии и формирует богатый металлом базальтовый океан магмы, который окружает металлическое ядро спутника. Конвекция в этом слое и создаёт столь мощное магнитное поле.
Исследователи предполагают, что расплавленный слой частично существует и по сей день. Однако большая его часть остыла и затвердела около 3,56 миллиардов лет назад
“Мы в восторге от полученного результата, поскольку он объясняет фундаментальные наблюдения Луны: её раннее сильное магнитное поле, которое постепенно ослаблялось и затем практически полностью исчезло”, – сказала Элкинс-Тантон.
Помимо создания новой модели, проведённое исследование может также помочь исследователям лучшее понять процессы, отвечающие за появление магнитных полей у других планет, как в нашей Солнечной системе, так и за её пределами.