Учёные объяснили загадочные свойства пород Луны

Исследователи предположили, что раньше в недрах Луны периодически возникала внутренняя конвекция, которая генерировала сильное магнитное поле. Такая гипотеза объясняет, почему некоторые образцы лунных пород несут следы намагниченности. Статья опубликована в журнале Nature Astronomy, сообщает РИА VladNews со ссылкой на РИА Новости.

Анализ образцов лунных пород, доставленных на Землю в рамках программы НАСА «Аполлон» в период с 1968 по 1972 год, показал, что некоторые из них сформировались в условиях магнитного поля, по силе близкого к земному. Но до сих пор было непонятно, как тело размером с Луну могло генерировать такое сильное магнитное поле.

Геологи Александр Эванс (Alexander Evans) из Университета Брауна и Соня Тику (Sonia Tikoo) из Стэнфордского университета предлагают объяснение магнитной тайны Луны. Авторы считают, что процессы перемещения вещества в мантии Луны в течение первого миллиарда лет её существования могли периодически вызывать внутреннюю конвекцию, создающую сильные магнитные поля.

«Всё, что мы знаем о том, как магнитные поля генерируются планетарными ядрами, говорит нам о том, что тело размером с Луну не должно создавать поле, столь же сильное, как у Земли,  ̶  приводятся в пресс-релизе Университета Брауна слова Александра Эванса.  ̶  Но не обязательно поддерживать сильное магнитное поле в течение миллиардов лет. Возможно, есть способ периодически получать поле высокой интенсивности. Наша модель показывает, как это может произойти, и она согласуется с тем, что мы знаем о недрах Луны».

Планетарные тела производят магнитные поля посредством динамо-механизма  ̶  постоянно выделяющееся тепло вызывает конвекцию расплавленных металлов в ядре, а движение электропроводящего материала создаёт магнитное поле. Так формируется магнитное поле Земли, защищающее поверхность нашей планеты от опасного солнечного излучения. Исследователи говорят, что за первый миллиард лет существования Луны могло произойти до ста таких нисходящих событий, и каждое из них создавало сильное магнитное поле, продолжающееся столетие или около того.

Сегодня у Луны отсутствует магнитное поле, а модели внутреннего строения предполагают, что её ядро было слишком маленьким, и конвективные движения в нём были недостаточными для создания постоянного сильного магнитного поля. Однако известно, что в самом начале своей истории Луна была покрыта океаном расплавленной породы. Когда через несколько миллионов лет после образования Луны океан магмы начал остывать и затвердевать, более плотные минералы, такие как оливин и пироксен, опускались на дно, а менее плотные минералы, такие как анортозит, всплывали, образуя корку. В результате оставшаяся жидкая магма была обогащена титаном и выделяющими тепло элементами  ̶  торием, ураном и калием. Поэтому её полное застывание заняло больше времени. Но всё же со временем титановые образования погрузились в менее плотную мантийную породу под ними и в конечном итоге достигли ядра Луны.

Построив термодинамическую модель этого процесса, основанную на текущем составе Луны и предполагаемой вязкости её мантии, авторы доказали, что титановый слой при погружении распадался на капли размером до 60 километров, которые опускались в течение примерно миллиарда лет. Каждый из таких холодных титановых сгустков вступал в контакт с горячим веществом ядра, запуская в нём импульс конвекции. Усиление конвективных движений при этом было достаточным, чтобы создать на поверхности Луны магнитное поле, такое же сильное или даже более сильное, чем у Земли.

Авторы отмечают, что предложенная ими модель прерывистого магнитного поля Луны объясняет не только намагниченность лунных пород, но и её неравномерность  ̶  у некоторых образцов есть сильные магнитные сигнатуры, а у других их нет совсем.