Alates Apollo ajastust on teadlane teadnud, et Kuul oli minevikus mingi magnetväli, kuid praegu seda pole. Apollo kuunäidiste uued uuringud vastavad mõnele neist küsimustest, kuid need loovad ka palju rohkem vastuseid.
Apollo missioonidelt tagastatud kuunäidised näitavad magnetiseerumist. Kivimid magneeritakse, kui neid kuumutatakse ja jahutatakse seejärel magnetväljas. Kui need jahtuvad Curie temperatuurist madalamale (umbes 800 kraadi C, sõltuvalt materjalist), rivistuvad kivimi metallosakesed mööda ümbritsevaid magnetvälju ja külmuvad selles asendis, põhjustades jäänukimagnetisatsiooni.
Seda magnetiseerumist saab mõõta ka kosmosest. Orbiidil liikuvate satelliitide uuringud näitavad, et Kuu magnetiseerumine ulatub kaugemale Apollo astronautide proovivõetud piirkondadest. Kogu see magnetiseerimine tähendab, et Kuul pidi oma varases ajaloos mingil hetkel olema magnetväli.
Suurema osa Päikesesüsteemis teadaolevatest magnetväljadest genereerib dünamo. Põhimõtteliselt hõlmab see konvektsiooni metallilises vedelas südamikus, mis tõhusalt liigutab metalli aatomite elektrone, luues elektrivoolu. See indutseerib siis magnetvälja. Arvatakse, et konvektsiooni ise juhib jahutamine. Kui välimine südamik jahtub, vajuvad külmemad osad sisemusse ja lasevad soojematel sisemistel sektsioonidel väljapoole liikuda.
Kuna Kuu on nii väike, on arvatavasti konvektiivse jahutusega ajendatud magnetdünam suletud umbes 4,2 miljardit aastat tagasi. Niisiis vajaksid selle aja möödudes magnetiseerumise tõendid kas 1) muud kui energiaallikat, mis jahutaks vedela tuuma liikumist, või 2) täiesti teistsugust mehhanismi magnetväljade tekitamiseks.
Laboratoorsed katsed on soovitanud ühe sellise alternatiivse meetodi. Suured basseini moodustavad löögid võivad Kuul tekitada lühiajalisi magnetvälju, mis registreeritakse kuumade materjalide vahel, mis löögi ajal väljutatakse. Tegelikult asuvad mõned magnetiseerumise vaatlused Kuu vastasküljel (antipood) suurtest basseinidest.
Niisiis, kuidas saate teada, kas kivimi magnetilisus moodustas tuumadünam või löögisündmus? Löögist põhjustatud magnetväljad kestavad ainult umbes ühe päeva. Kui kivim jahtuks väga aeglaselt, ei registreeriks see sellist lühiajalist magnetvälja, seega peab selle säilinud magnetism olema toodetud dünamo abil. Ka mõjudes osalenud kivimid näitavad nende mineraalide šokki.
Ühel kuu proovil, number 76535, mis näitab aeglast jahutamist ja löökide puudumist, on selge jäänukimagnetiseerumine. See koos proovi vanusega viitab sellele, et Kuul oli 4,2 miljardit aastat tagasi vedel südamik ja dünamo poolt genereeritud magnetväli. Selline tuumadünam on kooskõlas konvektiivse jahutusega. Aga mis siis, kui on nooremaid proove?
Erin Shea ja tema kolleegide hiljuti ajakirjas Science avaldatud uued uuringud viitavad sellele, et see võib nii olla. MITi kraadiõppur pr Shea ja tema meeskond uurisid proovi 10020, mis oli 3,7 miljardit aastat vana mära basalt, mille Apollo 11 astronaudid tagasi tõid. Nad näitasid, et proov 10020 ei näita minerite mineraalide šoki kohta. Nende hinnangul kulus proovi jahutamiseks rohkem kui 12 päeva, mis on palju aeglasem kui löögist põhjustatud magnetvälja eluiga. Ja nad leidsid, et valim on väga tugevalt magnetiseeritud.
Uuringutest järeldavad pr Shea ja tema kolleegid, et Kuul oli umbes 3,7 miljardit aastat tagasi tugev magnetiline dünamo ja seetõttu liikuv metalliline tuum. See saabub pärast seda, kui konvektiivne jahutusdünam oleks seiskunud. Pole siiski selge, kas dünamo oli pidevalt aktiivne alates 4,2 miljardit aastat tagasi või kas vedelat südamikku liigutav mehhanism oli sama 4,2 ja 3,8 miljardi aasta pärast. Milliseid muid võimalusi on vedela südamiku liikumise hoidmiseks?
Prantsuse ja Belgia teadlaste meeskonna juhtimisel dr Le Barsi hiljutised uuringud näitavad, et suured löögid võivad vabastada Kuu sünkroonsest pöörlemisest Maaga. See tekitaks vedelas tuumas loodeid, sarnaselt Maa ookeanidega. Need tuumalained põhjustaksid südamiku vahevöö piiril olulisi moonutusi, mis võivad juhtida südamikus suuremahulisi vooge, luues dünamo.
Ühes hiljutises uuringus soovitasid dr Dwyer ja tema kolleegid, et Kuu spinntelje pretsessioon võib vedelat südamikku segada. Kuu varajane lähedus Maale oleks muutnud Kuu pöörlemistelje võnkuvaks. See pretsessioon põhjustaks vedelas südamikus ja peal asetsevas tahkes vahevöös erinevaid liikumisi, põhjustades südamiku pikaajalise (kauem kui 1 miljard aastat) mehaanilise segamise. Dr Dwyeri ja tema meeskonna hinnangul suletakse selline dünamo loomulikult umbes 2,7 miljardit aastat tagasi, kui Kuu aja jooksul Maast eemaldus, vähendades selle gravitatsioonilist mõju.
Kahjuks ei sobi proovi 10020 uurimisel soovitatud magnetväli kummagi võimalusega. Mõlemad mudelid pakuvad magnetvälju, mis on liiga nõrgad, et tekitada proovis 10020 täheldatud tugevat magnetiseerumist. Nende uute leidude selgitamiseks tuleb leida veel üks meetod Kuu vedela tuuma mobiliseerimiseks.
Allikad:
Pikaealine Kuu põhidünamo. Shea jt. Teadus 27, jaanuar 2012, 453-456. doi: 10.1126 / teadus.1215359.
Pikaealine Kuu dünamo, mida juhib pidev mehaaniline segamine. Le Bars jt. Loodus 479, november 2011, 212–214. doi: 10.1038 / loodus10564.
Löögist juhitav dünamo varajasele Kuule. Dwyer jt. Loodus 479, november 2011, 215–218. doi: 10.1038 / loodus10565.
