Магнетизм Луны и метеоритная бомбардировка

Рис. 1. Лунный магнитометр, использованный во время исследований Луны миссиями Apollo 12, 15 и 16. Фотография взята с сайта Института лунных и планетарных исследований НАСА (Lunar and Planetary Institute NASA) (www.lpi.usra.edu).

Измерения интенсивности магнитного поля Луны, произведенные непосредственно на ее поверхности во время миссий Apollo (рис. 1) и позднее — на образцах лунных пород, доставленных на Землю, показали, что Луна обладает собственным слабым магнитным полем (в сотни раз слабее, чем у Земли). В отличие от Земли, магнитное поле которой генерируется за счет конвективных течений в жидкой части железного ядра (так называемое геодинамо), современное магнитное поле Луны связано с ее корой, оно не генерируется каким то постоянным источником, а является остаточным, т.е. зафиксировано в магнитных минералах лунных пород. Существует две гипотезы, объясняющие возникновение остаточной намагниченности в лунных породах. Первая по аналогии с геодинамо предполагает, что лунные магмы остывали в присутствии собственного постоянного магнитного поля, генерируемого в лунном ядре. Эта гипотеза требует наличия металлического ядра у Луны. Имеющиеся данные не противоречат тому, что у нее есть железное ядро, однако оно значительно меньше в пропорции относительно других планет, что затрудняет формирование собственного динамо [1]. Согласно другой гипотезе, измеряемая сегодня остаточная намагниченность связана с падением метеоритов. Эта гипотеза также требует существования магнитного поля в момент падения метеорита, но это магнитное поле не обязательно должно быть внутреннего происхождения, оно может быть внешним, например связанным с солнечным ветром или внешним полем, усиленным за счет плазмы, образуемой при столкновении метеорита с поверхностью. В экспериментальной работе [2], принятой к печати журналом Earth and Planetary Science Letters, показано, что, возможно, действовали оба механизма возникновения остаточной намагниченности лунных пород и то, что на Луне, скорее всего, действовала собственная динамо-машина.

Рис. 2. Зависимость намагниченности образца лунной породы в экспериментах, в которых давление создавалось лазером (кружки) и гидростатическим прессом (квадраты) (2). На верхнем рисунке показана корреляция между приобретаемой намагниченностью в окружающем магнитном поле различной интенсивности (залитые и открытые квадраты для давлений 0,9 и 1,8 ГПа, соответственно). На нижнем рисунке показана зависимость приобретаемой намагниченности от давления, создаваемого лазером.

В работе [2] породы намагничивались в условиях контролируемого внешнего магнитного поля в диапазоне давлений от 0,1 до 2 ГПа (разное давление является аналогом гипотетических метеоритов разного диаметра и скорости столкновения). Давление создавалось двумя методами -при помощи лазера и гидростатическим прессом. В первом случае моделировалось возникновение намагниченности в условиях сжатия из-за ударной волны, а во втором — из-за возникающего пьезо-эффекта при постоянном сжатии. В обоих случаях собственно намагниченность породами приобреталась при снятии давления. На рис. 2 показаны экспериментальные зависимости, полученные для одного из изученных образцов лунной породы. Приобретенная намагниченность линейно зависит как от интенсивности окружающего магнитного поля, так и от экспериментально создаваемого давления. Иными словами, породы Луны действительно могли намагничиваться в результате падения метеоритов. Это, в частности, хорошо объясняет, почему на видимой и обратной стороне Луны существует две крупные аномалии-антипода, с сильной и слабой интенсивностью магнитного поля (рис. 3). Экспериментальные данные позволили также оценить, что при ударном воздействии максимальная намагниченность, которую приобретают лунные породы, примерно соответствует одной трети от намагниченности, приобретаемой при остывании магмы. Два из трех изученных образца лунных пород указывают на то, что они приобрели намагниченность в результате ударного воздействия, а данные по еще одному образцу более согласуются с приобретением намагниченности при его медленном остывании. Причем во всех случаях фиксируемая палеоинтенсивность магнитного поля не противоречит существованию на Луне магнитного поля, генерируемого внутренним динамо.

Рис. 3. Вариации интенсивности магнитного поля Луны (автор: Mark A. Wieczorek (www.ipgp.fr/~wieczor)).

Алексей Иванов

1. Wieczorek M.A. The interior structure of the Moon: What does geophysics have to say? Elements, 2009, v. 5, p. 35-40.

2. Gattacceca J., Boustie M., Hood L., Cuq-Lelandais J.-P., Fuller M., Bezaeva N.S., de Resseguir T., Berthe L. Can the Lunar crust be magnetized by shock: Experimental groundtruth. Earth and Planetary Science Letters, 2010, doi:10.1016/j. epsl.2010.08.011 in press.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

 См. также:

  • Немного воды в море лунного базальта16.09.2008 Немного воды в море лунного базальта Господствующей моделью образования Луны является столкновение прото-Земли с крупным астероидом размером с Марс. В результате столкновения произошло практически полное переплавление силикатной оболочки нашей пра-планеты.
  • Грунт с небес: «Хаябуса‑2» и «Чанъэ‑5» вернулись на Землю22.12.2020 Грунт с небес: «Хаябуса‑2» и «Чанъэ‑5» вернулись на Землю В ночь с 5 на 6 декабря 2020 года возвращаемая капсула японской автоматической межпланетной станции «Хаябуса-2» («Сапсан-2»), несущая грунт с астероида Рюгу, спустя шесть лет после старта вошла в атмосферу Земли. А 16 декабря на Землю был доставлен грунт с Луны. Впервые за 44 года!
  • В музее Ракетно-космической корпорации им. С. П. Королёва08.09.2020 Летняя космическая школа — 2020 В конце лета (15–23 августа) в гостинице «Космос» в Москве прошла «Летняя космическая школа — 2020: Звездный путь», организованная сообществом «Твой сектор космоса». Участниками ЛКШ были школьники, студенты и взрослые энтузиасты космонавтики — всего около 60 человек. С 2018 года «фишкой» космической школы стала симуляция космического полета с помощью программно-аппаратного комплекса на игровой платформе Kerbal Space Program. В этом году симуляция была серьезно расширена…
  • Вид на Венеру с МКС. NASA/JAXA07.04.2020 Космос‑2070 Интересную задачу предложила мне редакция ТрВ-Наука — порефлексировать (от англ. reflection) о том, как будут выглядеть космические исследования через 50 лет. Самым надежным методом прогноза в относительно спокойные времена всегда считалась экстраполяция прошлого на будущее. Поэтому я вернусь на полвека назад, в 1970 год, который еще хорошо помню, и попытаюсь представить, что бы я ответил на подобный вопрос как четверокурсник МФТИ, ставший уже дипломником Института космических исследований АН СССР.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: