Научници су деценијама сматрали да се систем Земља и Месец формирао као резултат судара између Земље и објекта величине Марса, пре отприлике 4,5 милијарди година. Позната као хипотеза џиновског утицаја, ова теорија објашњава зашто су Земља и Месец слични по структури и саставу. Занимљиво је да су научници такође утврдили да је Месец током своје ране историје имао магнетосферу - баш као што то данас чини и Земља.
Међутим, нова студија коју су предводили истраживачи са МИТ-а (уз подршку коју је пружила НАСА) показује да је у једном тренутку Месечево магнетно поље можда било јаче од Земљине. Такође су могли да поставе чвршћа ограничења када се ово поље пробило тврдећи да се то догодило пре око милијарду година. Ови налази помогли су да се разреши мистерија шта је механизам током времена покренуо Месечево магнетно поље.
Студија, која се недавно појавила у часопису Напретка у науци, водио је Саиед Мигхани, експериментални физичар стена са МИТ-овог одељења за Земљу, Атмосферу и Планетарне Науке. Придружили су му се чланови Беркелеи Геоцхронологи Центер-а у УЦ Беркелеи и Кинеског универзитета за геознаност, а додатну подршку им је пружио познати професор ЕАПС-а, др Бењамин Веисс.
Да бисмо их сагледали, магнетно поље Земље је од суштинског значаја за живот какав знамо. Када долазе честице соларног ветра до Земље, оне се одбијају од овог поља и формирају прамчани удар испред Земље и магнетно дрво иза њега. Преостале честице се таложе на магнетним половима где делују у интеракцији са нашом атмосфером, због чега се Ауроре виде на крајњој северној и јужној хемисфери.
Да није било овог магнетног поља, Земљина атмосфера би била полако уклоњена соларним ветром током милијарди година и била би хладна, сува. Вјерује се да се то догодило на Марсу, гдје је некада гушћа атмосфера била осиромашена између 4,2 и 3,7 милијарди година, а сва течна вода на њеној површини је или изгубљена или замрзнута као резултат.
Током година, Веиссова група помагала је демонстрирати проучавањем месечевих стена да је пре око 4 милијарде година, Месец такође имао снажно магнетно поље јачине око 100 микротесла (док Земља данас има око 50 микротесла). Током 2017. године проучавали су узорке прикупљене од астронаута Аполона који су датирани пре око 2,5 милијарди година и пронашли знатно слабије поље (мање од 10 микротесла).
Другим речима, Месечево магнетно поље је ослабило за фактор пет између 4 и 2,5 милијарди година, а затим је потпуно нестало пре око милијарду година. У то време, Веисс и његове колеге теоретизирали су да су можда постојала два динамо механизма у унутрашњости Месеца који су били одговорни за ову промену.
Укратко, тврдили су да би први динамов ефекат могао створити много јаче магнетно поље пре око 4 милијарде година. Затим је пре 2,5 милијарде година замењено другим динамом који је био дуговјечнији, али је одржавао знатно слабије магнетно поље. Као што је др Веисс објаснио у МИТ Невс саопћењу:
„Постоји неколико идеја који су механизми покренули лунарни динамо и питање је како да схватите који је то урадио? Испада да сви ти извори енергије имају различите животне векове. Дакле, ако бисте могли схватити када се динамо искључио, могли бисте разликовати механизме који су предложени за лунарни динамо. То је била сврха овог новог рада. "
До сада је главни изазов био добијање месечевих стена старих мање од 3 милијарде година. Разлог за то има везе са чињеницом да је вулканска активност, која је била уобичајена на Месецу пре 4 милијарде година, престала пре отприлике 3 милијарде година. На сву срећу, тим МИТ-а успео је да идентификује два узорка месечеве стене добијене од астронаута Аполона који су настали ударима пре милијарду година.
Док су се те стене растопиле и потом поново потврдиле, чиме су избрисале свој магнетни запис током процеса, тим је могао да изврши тестове на њима да реконструише свој магнетни потпис. Прво, они су анализирали оријентацију електрона стене, што Веисс описује као „мала компаса“, јер ће се они поравнати у правцу постојећег магнетног поља или ће се појавити у случајним оријентацијама у одсуству једног.
У оба узорка, тим је приметио овај последњи, што сугерише да су стене формиране у изузетно слабом магнетном пољу не већем од 0,1 микротесла (могуће уопште ниједног). Потом је уследила радиометријска техника датирања коју су за ову студију прилагодили Веисс и Давид Л. Схустер (истраживач и коаутор студије из Беркелеи Геоцхронологи Центер). Ови резултати потврдили су да су стене заиста старе 1 милијарду година.
Коначно, тим је извршио испитивања топлине на узорцима како би утврдио да ли могу да дају добар магнетни запис у тренутку удара. То се састојало од стављања оба узорка у рерну и излагања таквим врстама високих температура које би настале ударцем. Кад су се хладили, изложили су их вештачки генерираном магнетном пољу у лабораторији и потврдили да могу да га снимају.
Ови резултати потврђују да је магнетна снага коју је екипа првотно мерила (0,1 микротесласа) тачна и да је пре 1 милијарде година динамо који напаја Месечево магнетно поље вероватно завршио. Као што је Веисс изразио:
„Магнетно поље је та небулозна ствар која прожима свемир, попут невидљивог поља силе. Показали смо да је динамо који је произвео месечево магнетно поље умро негде пре 1,5 до милијарду година, а чини се да се напајао на начин сличан Земљи. "
Као што је напоменуто, ова студија такође помаже да се реши расправа око тога шта је покретало лунарни динамо у каснијим фазама. Иако су предложене више теорија, ова нова открића су у складу са теоријом да је кристализација језгра одговорна. У основи, ова теорија каже да се месечево унутрашње језгро кристализирало током времена, успоравајући проток електрично набијене течности и заустављајући динам.
Веисс сугерира да је прије тога прецесија можда била одговорна за напајање много јачег (али краткотрајног) динамома који би произвео јако магнетско поље. То је у складу са чињеницом да се пре 4 милијарде година сматрало да је Месец орбитирао много ближе Земљи. То би довело до тога да би гравитација Земље имала далеко већи ефекат на Месец, узрокујући да јој се плашт љуља и узбуђује активност у језгру.
Како је Месец полако мигрирао даље од Земље, ефекат прецесије се смањивао и динамо који ствара магнетно поље би ослабио. Пре око 2,5 милијарди година, кристализација је постала доминантан механизам наставка лунарног динамома, производећи слабије магнетно поље које је постојало све док спољна језгра коначно није кристализирала пре милијарду година.
Студије попут ове такође би могле помоћи да се разреши мистерија зашто су планете попут Венере и Марса изгубиле магнетна поља (доприносећи катаклизмичким климатским променама) и како би Земља једног дана могла изгубити своје. С обзиром на важност његове погодности за становање, веће разумевање динамова и магнетних поља такође би могло помоћи у тражењу егзопланета за становање.
