Sejak era Apollo, saintis telah mengetahui bahawa Bulan mempunyai semacam medan magnet pada masa lalu, tetapi tidak memiliki sekarang. Kajian baru mengenai sampel bulan Apollo menjawab beberapa soalan ini, tetapi mereka juga membuat banyak lagi soalan untuk dijawab.
Sampel bulan yang dikembalikan oleh misi Apollo menunjukkan bukti kemagnetan. Batu dimagnetkan apabila dipanaskan dan kemudian disejukkan di medan magnet. Ketika mereka sejuk di bawah suhu Curie (kira-kira 800 darjah C, bergantung pada bahan), zarah-zarah logam di batu berbaris di sepanjang medan magnet ambien dan membeku dalam kedudukan itu, menghasilkan magnetisasi yang tersisa.
Kemagnetan ini juga dapat diukur dari angkasa. Kajian dari satelit yang mengorbit menunjukkan bahawa kemagnetan Bulan melampaui kawasan yang dicontoh oleh angkasawan Apollo. Semua kemagnetan ini bermaksud bahawa Bulan pasti mempunyai medan magnet pada suatu ketika dalam sejarah awalnya.
Sebilangan besar medan magnet yang kita ketahui di Sistem Suria dihasilkan oleh dinamo. Pada asasnya, ini melibatkan perolakan dalam teras cecair logam, yang secara berkesan menggerakkan elektron atom logam, mewujudkan arus elektrik. Arus ini kemudian mendorong medan magnet. Perolakan itu sendiri diduga didorong oleh penyejukan. Semasa teras luar menyejukkan, bahagian yang lebih sejuk tenggelam ke bahagian dalam dan membiarkan bahagian dalaman yang lebih panas bergerak ke arah luar ke arah luar.
Kerana Bulan sangat kecil, dinamo magnetik yang didorong oleh penyejukan konvektif diharapkan akan ditutup sekitar 4,2 miliar tahun yang lalu. Jadi, bukti kemagnetan selepas waktu ini memerlukan 1) sumber tenaga selain penyejukan untuk mendorong pergerakan teras cecair, atau 2) mekanisme yang sama sekali berbeza untuk membuat medan magnet.
Eksperimen makmal telah mencadangkan satu kaedah alternatif tersebut. Impak pembentukan lembangan yang besar dapat menghasilkan medan magnet jangka pendek di Bulan, yang akan direkodkan dalam bahan panas yang dikeluarkan semasa kejadian. Sebenarnya, beberapa pemerhatian magnetisasi terletak di seberang Bulan (antipode) dari lembangan besar.
Oleh itu, bagaimana anda dapat mengetahui apakah magnetisasi dalam batuan dibentuk oleh dinamo teras atau peristiwa hentaman? Nah, medan magnet yang disebabkan oleh kesan hanya bertahan sekitar 1 hari. Sekiranya batu disejukkan dengan sangat perlahan, ia tidak akan merakam medan magnet jangka pendek seperti itu, jadi kemagnetan yang ditahannya pasti dihasilkan oleh dinamo. Juga, batuan yang terlibat dalam hentaman menunjukkan bukti kejutan pada mineral mereka.
Satu sampel bulan, nombor 76535, yang menunjukkan bukti penyejukan perlahan dan tidak ada kesan kejutan, mempunyai daya tarikan yang tersisa. Ini, seiring dengan usia sampel, menunjukkan bahawa Bulan mempunyai teras cecair dan medan magnet yang dihasilkan dinamo 4,2 miliar tahun yang lalu. Dynamo teras seperti ini selaras dengan penyejukan konvektif. Tetapi, bagaimana jika terdapat sampel yang lebih muda?
Kajian baru yang diterbitkan dalam Science oleh Erin Shea dan rakannya menunjukkan bahawa ini mungkin berlaku. Shea, seorang pelajar siswazah di MIT, dan pasukannya mempelajari sampel 10020, basal betina berusia 3,7 bilion tahun yang dibawa oleh angkasawan Apollo 11. Mereka menunjukkan bahawa sampel 10020 tidak menunjukkan bukti kejutan dalam mineralnya. Mereka menganggarkan bahawa sampel memerlukan lebih dari 12 hari untuk menyejukkan, yang jauh lebih lambat daripada jangka masa medan magnet yang disebabkan oleh hentaman. Dan mereka mendapati bahawa sampel itu sangat kuat magnet.
Dari kajian mereka, Cik Shea dan rakan-rakannya menyimpulkan bahawa Bulan mempunyai dinamo magnetik yang kuat, dan oleh itu teras logam bergerak, sekitar 3.7 bilion tahun yang lalu. Ini tepat setelah masa dinamo penyejuk konvektif akan ditutup. Tidak jelas, bagaimanapun, apakah dinamo itu terus aktif sejak 4,2 miliar tahun yang lalu, atau apakah mekanisme yang menggerakkan inti cair sama pada 4,2 dan 3,8 miliar tahun. Oleh itu, apakah kaedah lain untuk memastikan teras cecair terus bergerak?
Kajian terbaru oleh pasukan saintis Perancis dan Belgia, yang diketuai oleh Dr. Le Bars, menunjukkan bahawa kesan besar dapat membuka Bulan dari putaran segeraknya dengan Bumi. Ini akan mewujudkan pasang surut dalam inti cair, seperti samudera Bumi. Pasang surut inti ini akan menyebabkan penyimpangan yang ketara pada batas inti-mantel, yang dapat mendorong aliran berskala besar di inti, menciptakan dinamo.
Dalam satu kajian baru-baru ini, Dr. Dwyer dan rakan-rakannya menyarankan bahawa penyerapan paksi putaran bulan dapat menggerakkan inti cecair. Kedekatan Bulan awal dengan Bumi akan membuat paksi putaran Bulan goyah. Penurunan ini akan menyebabkan pergerakan yang berbeza dalam teras cecair dan mantel pepejal yang terlalu banyak, menghasilkan pengadukan teras yang tahan lama (lebih dari 1 bilion tahun). Dwyer dan pasukannya menganggarkan bahawa dinamo seperti itu secara semula jadi akan ditutup sekitar 2.7 bilion tahun yang lalu ketika Bulan menjauh dari Bumi dari masa ke masa, mengurangkan pengaruh gravitasi.
Malangnya, medan magnet yang dicadangkan oleh kajian sampel 10020 tidak sesuai dengan kemungkinan ini. Kedua-dua model ini akan memberikan medan magnet yang terlalu lemah untuk menghasilkan daya magnet kuat yang diperhatikan dalam sampel 10020. Kaedah lain untuk menggerakkan teras cecair Bulan perlu dijumpai untuk menjelaskan penemuan baru ini.
Sumber:
Dynamo Teras Lunar yang Telah Dikekalkan. Shea, et al. Sains 27, Januari 2012, 453-456. doi: 10.1126 / sains.1215359.
Dinamo lunar yang lama dipacu oleh pengadukan mekanikal berterusan. Le Bars et al. Alam 479, November 2011, 212-214. doi: 10.1038 / nature10564.
Dinamo berdasarkan impak untuk awal Bulan. Dwyer et al. Alam 479, November 2011, 215-218. doi: 10.1038 / alam10565.
