Vedci konečne vyriešili 50-ročný spor o Mesiaci. Nová analýza Apollo hornín mení pohľad na jeho magnetické pole
Nová analýza hornín z misií Apollo ukazuje, že Mesiac mal v minulosti extrémne silné magnetické pole, no len počas krátkych epizód. Vedci vysvetľujú, prečo mesačné horniny priniesli skreslený obraz jeho histórie.
Vedci z Univerzity v Oxforde vyriešili spor, ktorý medzi planetárnymi vedcami pretrval celé desaťročia. Výskumníci chceli zistiť, či mal Mesiac v dávnej minulosti silné magnetické pole, alebo len slabé. Nová analýza hornín z misií Apollo ukázala, že správnu odpoveď mali v istom zmysle obe strany.
Výskum publikovaný v časopise Nature Geoscience ukázal, že Mesiac kedysi skutočne vytvoril extrémne silné magnetické pole, v určitých momentoch dokonca silnejšie než dnešné pole Zeme. Tento stav však trval veľmi krátko. Väčšinu svojej histórie mal Mesiac skôr slabé magnetické pole.
Debata začala ešte v 70. rokoch, keď astronauti z misií Apollo priniesli na Zem prvé mesačné horniny. Niektoré z nich niesli silnú magnetizáciu, čo naznačilo, že vznikli v prostredí silného magnetického poľa. Problém bol v tom, že vnútro Mesiaca je malé. Jadro má približne sedminu jeho polomeru a klasické modely tvrdili, že takýto objekt nedokázal dlhodobo vytvoriť silné magnetické dynamo.
Analýza lávových hornín ukázala, že odpoveď nie je taká jednoznačná
Vedci analyzovali chemické zloženie hornín nazývaných mare bazalty. Ide o tmavé lávové horniny, ktoré vznikli pri dávnych erupciách na mesačných planinách. Výskumný tím našiel jasnú súvislosť, horniny s veľmi silnou magnetizáciou obsahovali veľké množstvo titánu.
Vzorky s viac než približne šiestimi percentami titánu zachytili silné magnetické pole. Naopak, horniny s nižším obsahom titánu vykázali len slabý magnetický podpis.
Neprehliadni
„Naša štúdia ukázala, že vzorky z Apolla zachytili veľmi zriedkavé udalosti, ktoré trvali možno niekoľko tisíc rokov. Doteraz sme ich však interpretovali ako dôkaz magnetického poľa trvajúceho pol miliardy rokov,“ uviedla Claire Nichols, vedúca výskumu.
Podľa nového modelu sa silné magnetické pole objavilo len v krátkych epizódach. Tie mohli trvať najviac niekoľko tisíc rokov, v niektorých prípadoch možno len niekoľko desaťročí.
Za týmito epizódami pravdepodobne stáli procesy hlboko vo vnútri Mesiaca. Vedci predpokladajú, že horniny bohaté na titán, najmä minerál ilmenit, sa po stuhnutí na povrchu postupne prepadli hlbšie do mesačného plášťa. Tento proces sa označuje ako prevrat plášťa.
Titánové horniny sú totiž veľmi husté. Keď sa takýto materiál dostal k horúcej oblasti na rozhraní jadra a plášťa, vyvolal prudkú reakciu, ktorá na krátky čas rozprúdila magnetické dynamo.
Jeden z autorov štúdie Jon Wade vysvetlil ešte jeden zaujímavý aspekt celej debaty, problém výberu vzoriek.
„Ak by sme ako mimozemšťania preskúmali Zem a pristáli len šesťkrát na podobných miestach, získali by sme veľmi skreslený obraz planéty,“ povedal Wade.
Práve to sa stalo pri misiách Apollo. Väčšina pristátí sa odohrala na relatívne plochých lávových planinách nazývaných mare. Tieto oblasti obsahujú veľké množstvo titánových bazaltov.
Astronauti tak priniesli na Zem horniny, ktoré zachytili zriedkavé epizódy silného magnetického poľa. Vedci následne analyzovali veľké množstvo podobných vzoriek a získali dojem, že silné pole trvalo veľmi dlho.
Nové modely ukázali, že ak by vedci analyzovali náhodný výber mesačných hornín, pravdepodobnosť zachytenia takýchto extrémnych epizód by bola veľmi malá.
Prečo tak záleží na intenzite mesačného magnetického poľa?
Tento objav má širší význam aj mimo samotného Mesiaca. Magnetické pole totiž funguje ako ochranný štít proti slnečnému vetru. Pred približne štyrmi miliardami rokov bol Mesiac k Zemi výrazne bližšie než dnes.
Niektorí vedci preto uvažujú, že ich magnetosféry sa mohli čiastočne prekrývať. V takom prípade mohol Mesiac dočasne prispieť k ochrane ranej zemskej atmosféry pred stratou plynov a vody.
Objav priniesol aj dôležitú lekciu zo štatistiky. Misie Apollo priniesli na Zem približne 382 kilogramov hornín. Na prvý pohľad ide o veľké množstvo, no v skutočnosti však ide len o vzorky z niekoľkých typov prostredia.
Ak by astronauti pristáli len na tmavých lávových planinách, Mesiac by sa javil ako teleso s extrémne silným magnetickým poľom. Ak by pristáli iba na svetlých vysočinách, vedci by možno dodnes predpokladali, že Mesiac žiadne magnetické pole nikdy nemal.
Spoluautor štúdie Simon Stephenson upozornil, že nový výskum pomôže aj budúcim misiám.
„Teraz dokážeme predpovedať, ktoré typy hornín uchovali dôkaz o konkrétnej sile magnetického poľa. Misie Artemis nám dajú príležitosť túto hypotézu overiť,“ vysvetlil Stephenson.
Program Artemis, ktorý plánuje návrat astronautov na Mesiac, sa zameria najmä na južný pól. Vedci tam budú hľadať horniny s nízkym obsahom titánu. Ak tieto vzorky potvrdia slabé magnetické pole, nový model histórie mesačného magnetizmu získa silnú podporu.
Takéto výsledky by pomohli nielen pochopiť vývoj Mesiaca, ale aj lepšie vysvetliť, ako sa ochladzujú a vyvíjajú malé kamenné telesá v celej Slnečnej sústave.
