Pole magnetyczne Księżyca jest sto razy słabsze od ziemskiego, jednak istnieją na nim (w niektórych skałach) pozostałości po dawnym silnym polu magnetycznym. Zarówno skały przywiezione z Księżyca przez astronautów z misji Apollo w latach 60. i 70., jak i pomiary z sond orbitalnych, pokazały pozostałości magnetyzmu w skałach powierzchniowych, szczególnie na przeciwnej w stosunku do Ziemi stronie Księżyca.

Zazwyczaj magnetyzm na powierzchni tłumaczony jest przez istnienie wewnętrznego dynama – wirującego jądra ze stopionej materii. Taki proces działa w przypadku Ziemi. Przypuszcza się, że Księżyc również kiedyś miał wewnętrzne dynamo magnetyczne, aczkolwiek dużo słabsze niż ma Ziemia, co w związku z tym nie tłumaczy istnienia wspomnianych mocno namagnesowanych skał.

Jedną z propozycji wyjaśnienia tego jest hipoteza upadku dużej planetoidy, która bywa analizowana przez naukowców co jakiś czas. Na przykład w 2020 roku Rona Oran i Benjamin Weiss oraz ich zespół przeprowadzili symulacje impaktu generującego plazmę, w połączeniu z polem magnetycznym wytwarzanym przez Słońce (które to pole w odległości Ziemi i Księżyca jest już słabe). Sprawdzono, czy impakt mógłby wzmocnić słoneczne pole magnetyczne na tyle, aby wyjaśnić istnienie mocno magnetycznych skał. Wynik był negatywny.

W najnowszym badaniu, przeprowadzonym przez zespół naukowców z MIT (pierwszy autor publikacji Isaac Narrett, w zespole są także m.in. wspomniani powyżej naukowcy), przyjęto nieco inne podejście. Zamiast polegać na słonecznym polu magnetycznym, założono, iż Księżyc kiedyś sam wytwarzał słabe pole magnetyczne. Oszacowano, iż mogłoby ono być na poziomie 1 mikrotesli, czyli 50 razy słabsze niż obecne pole magnetyczne Ziemi.

Przy tych założeniach przeprowadzono symulację wielkiego uderzenia w powierzchnię Księżyca, odpowiedniego dla utworzenia basenu uderzeniowego Imbrium. Następnie przeprowadzono symulację chmury plazmy wygenerowanej po wyparowaniu materii na skutek uderzenia. Kolejny kod obliczeniowy posłużył do zasymulowania, w jaki sposób plazma będzie przemieszczać się i oddziaływać ze słabym polem magnetycznym Księżyca.

Wyniki pokazały, że część obłoku plazmy rozproszy się w przestrzeń kosmiczną, ale część przemieści się wokół Księżyca i skoncentruje po przeciwnej stronie, gdzie plazma ulegnie ściśnięciu i na krótko wzmocni pole magnetyczne Księżyca. Całość procesu przebiegnie w około 40 minut.

Badacze uważają, że tyle czasu wystarczyło, aby skały w okolicy odnotowały w sobie wpływ chwilowo silnego pola magnetycznego. Pomóc w tym miał inny efekt od uderzenia planetoidy. Uderzenie wysłało bowiem falę ciśnienia podobną do wstrząsu sejsmicznego. Po dotarciu takiej fali na drugą stronę skały uległyby „wstrząśnięciu”, zakłócając elektrony, które ustawiają swoje spiny względem zewnętrznego pola magnetycznego. Według przypuszczeń, nastąpiło to dokładnie w momencie, gdy plazma wzmocniła pole magnetyczne. Po powrocie do normalnego stanu elektrony przyjęły orientację zgodną z tym chwilowo mocnym polem magnetycznym.

Wyniki badań opublikowano w „Science Advances”. Badania wspierała NASA.(PAP)

cza/ agt/