Quando si tratta di studiare pianeti, lune e stelle, i campi magnetici sono una specie di problema. Ritenuto il risultato della convezione in un pianeta, questi campi possono fare la differenza tra un pianeta che dà vita o diventare una palla di roccia senza vita. Da qualche tempo, gli scienziati hanno saputo che ha un campo magnetico terrestre, che è alimentato da un effetto dinamo creato dalla convezione nel suo nucleo esterno liquido.
Gli scienziati hanno anche a lungo sostenuto che la Luna un tempo aveva un campo magnetico, che era anche alimentato dalla convezione nel suo nucleo. In precedenza, si credeva che questo campo fosse scomparso all'incirca 1 miliardo di anni dopo la formazione della Luna (circa da 3 a 3,5 miliardi di anni fa). Ma secondo un nuovo studio del Massachusetts Institute of Technology (MIT), ora sembra che il campo magnetico della Luna abbia continuato a esistere per un altro miliardo di anni.
Lo studio, intitolato "Una storia di due miliardi di anni per la dinamo lunare", è apparso di recente sul diario La scienza avanza. Guidato dalla dott.ssa Sonia Tikoo, un assistente professore all'università di Rutger ed ex ricercatore del MIT, il team ha analizzato le antiche rocce lunari raccolte dalla NASA Apollo 15 missione. Ciò che hanno scoperto è che la roccia ha mostrato segni di un essere nel campo magnetico quando si è formata tra 1 e 2,5 miliardi di anni fa.
L'età di questo campione di roccia significa che è significativamente più giovane di altri restituiti dalle missioni Apollo. Utilizzando una tecnica sviluppata, il team ha esaminato la composizione vetrosa del campione con un magnometro per determinare le sue proprietà magnetiche. Hanno quindi esposto il campione a un campo magnetico generato dal laboratorio e ad altre condizioni simili a quelle esistenti sulla Luna quando si sarebbe formata la roccia.
Questo è stato fatto posizionando le rocce in un forno privo di ossigeno appositamente progettato, che è stato costruito con l'aiuto di Clement Suavet e Timothy Grove - due ricercatori del Dipartimento di Scienze della Terra, Atmosferiche e Planetarie del MIT (EAPS) e co-autori di lo studio. Il team ha quindi esposto le rocce a un ambiente tenue e privo di ossigeno e le ha riscaldate a temperature estreme.
Come ha spiegato Benjamin Weiss - professore di scienze planetarie all'EAPS:
“Vedi come si magnetizza quando viene riscaldato in quel campo magnetico noto, quindi paragona quel campo al campo magnetico naturale che hai misurato in precedenza, e da quello puoi capire quale era l'antica intensità del campo ... In questo modo, finalmente hanno ottenuto una misurazione accurata del campo lunare. "
Da questo, hanno determinato che la roccia lunare è stata magnetizzata in un campo con una forza di circa 5 microtesla. Questo è molte volte più debole del campo magnetico terrestre quando misurato dalla superficie (25-65 microteslas) e due ordini di grandezza più deboli di quello che era da 3 a 4 miliardi di anni fa. Questi risultati furono abbastanza significativi, poiché potrebbero aiutare a risolvere un mistero duraturo sulla Luna.
In precedenza, gli scienziati sospettavano che il campo magnetico della Luna si estinguesse 1,5 miliardi di anni dopo la formazione della Luna (circa 3 miliardi di anni fa). Tuttavia, non erano sicuri se questo processo si sarebbe verificato rapidamente o se il campo magnetico della Luna fosse durato, ma in uno stato indebolito. I risultati di questo studio indicano che il campo magnetico è rimasto effettivamente per un ulteriore miliardo di anni, dissipandosi circa 2,5 miliardi di anni fa.
Come indicato da Weiss, questo studio solleva nuove domande sulla storia geologica della Luna:
“Il concetto di campo magnetico planetario prodotto dallo spostamento di metallo liquido è un'idea che ha in realtà solo pochi decenni fa. Ciò che alimenta questo movimento sulla Terra e su altri corpi, in particolare sulla luna, non è ben compreso. Possiamo scoprirlo conoscendo la vita della dinamo lunare. "
In altre parole, questa nuova linea temporale della Luna mette in dubbio la teoria che una sola dinamo lunare è ciò che ha alimentato il suo campo magnetico in passato. Fondamentalmente, ora è vista come una chiara possibilità che il campo magnetico della Luna fosse alimentato da due meccanismi. Mentre uno consentiva una dinamo nel nucleo che alimentava il suo campo magnetico per un buon miliardo di anni dopo la formazione della Luna, un secondo lo fece andare avanti in seguito.
In passato, gli scienziati hanno proposto che la dinamo della Luna fosse alimentata dall'attrazione gravitazionale della Terra, che avrebbe causato flessione delle maree all'interno della Luna (più o meno allo stesso modo in cui la potente gravità di Giove e Saturno guida l'attività geologica all'interno delle loro lune). Inoltre, la Luna orbitava una volta molto più vicino alla Terra, il che potrebbe essere stato sufficiente per alimentare il suo campo magnetico un tempo più forte.
Tuttavia, la Luna si allontanò gradualmente dalla Terra, raggiungendo infine la sua orbita attuale circa 3 miliardi di anni fa. Ciò coincide con la linea temporale del campo magnetico della Luna, che iniziò a dissiparsi all'incirca nello stesso momento. Ciò potrebbe significare che circa 3 miliardi di anni fa, senza l'attrazione gravitazionale della Terra, il nucleo si raffreddava lentamente. Un miliardo di anni dopo, il nucleo si era solidificato al punto da arrestare il campo magnetico della Luna. Come ha spiegato Weiss:
"Mentre la luna si raffredda, il suo nucleo si comporta come una lampada di lava: le cose a bassa densità si alzano perché è calda o perché la sua composizione è diversa da quella del fluido circostante. È così che pensiamo che la dinamo terrestre funzioni, ed è quello che suggeriamo che stesse facendo anche la tarda dinamo lunare ... Oggi il campo lunare è essenzialmente zero. E ora sappiamo che si è spento da qualche parte tra la formazione di questa roccia e oggi. ”
Questi risultati sono stati resi possibili grazie in parte alla disponibilità di rocce lunari più giovani. In futuro, i ricercatori stanno pianificando di analizzare anche campioni più giovani per determinare con precisione dove si è completamente estinta la dinamo della Luna. Ciò non solo servirà a convalidare i risultati di questo studio, ma potrebbe anche portare a una linea temporale più completa della storia geologica della Luna.
I risultati di questi e altri studi che cercano di capire come si è formata e cambiata la Luna nel tempo contribuiranno a migliorare la nostra comprensione di come sono diventati la Terra, il Sistema Solare e i sistemi extra-solari.
