这颗古老的卫星失去了磁性

月球发电机磁场

这张图展示了月球发电机如何产生磁场。来源:Hernan Canellas,由Ben Weiss提供

模拟排除了由流星体撞击引起的等离子体是月球磁场来源的可能性,支持了古代月球产生核心发电机的说法。

如今,月球缺乏一个全球磁场,但情况并不总是如此。航天器对由阿波罗任务获得的月球地壳和月球岩石的测量包含了40到35亿年前形成的残余磁场,其磁场强度与地球相当。科学家们认为这是由发电机引起的,这是一种由月球的搅动、熔化的金属内核产生的磁场。然而,研究表明,这颗被怀疑是小地核的卫星可能无法产生足够的能量来维持行星科学家从其岩石中推断出的古老磁场。

在最近的一次科学的进步论文,研究科学家Rona Oran和行星科学教授Ben Weiss麻省理工学院地球、大气和行星科学部检验了另一种假说的合理性,该假说自20世纪80年代就出现了,它可能产生月球地壳的残余磁化作用:流星体撞击产生的瞬态等离子体。在这里,他们描述了他们的一些发现。

等离子体流与磁场演化

等离子体流模型(左)和盆地形成后的磁场演化。图片由作者提供。

问:什么是“碰撞等离子体”假说?为什么它仍然被认为是解释月球古老磁场的潜在机制?

奥兰:人们提出了两种主要的假设来解释月球古老的磁场。一个是月球曾经产生过发电机。这一理论面临的主要挑战是,月球比地球小得多,它没有足够的能量产生一个表面磁场,而这种磁场强度是根据对阿波罗样本和地壳的分析得出的。

韦斯:另一个长期存在的假说是,该场的来源不是月球内部本身,而是流星体对月球表面的撞击。特别是,有人提出撞击等离子体——月球表面汽化产生的高导电性液体——在月球周围膨胀并吞没了月球。当它们这样做的时候,等离子体会压缩并放大行星际磁场,也就是所谓的太阳风。磁场随后会被诱导到月球的地壳中,增强的磁场信号随后会在月球另一侧的土壤中看到。对月球对面四个年轻的大型陨石坑的观测部分支持了这一假设,这些陨石坑具有很强的磁场信号。

问:看看撞击等离子体模型,你是怎么检验它的合理性的,为什么你能把它排除为主要嫌疑人?

韦斯:我们通过对碰撞等离子体进行首次模拟来验证这一想法,这些等离子体自洽地考虑了控制磁场产生和衰减的物理机制。

奥兰:这个假设还没有通过这种方式测试的原因之一是我们使用的工具属于空间科学学科;之前没有人把它们应用到这个问题上。然后,研究古地磁的本和我联手研究这个问题,结果证明了撞击等离子体假说是不成立的。

磁化等离子体的演化是一个复杂的过程等离子体电磁场会相互改变。只有同时模拟等离子体和磁场,你才能真实地看到这个过程。

我们发现,不管你怎么做,不管你怎么处理撞击位置,方向,以及初始场的方向,你都无法从这些撞击等离子体中产生足够的磁场。这是因为我们可以把月球看作是一个巨大的球形电阻,它基本上会消除所有的电流,这些磁场试图诱导到月球上。然后,我们在地壳中产生了磁场,而不是由撞击造成的强磁场,但它们在几分钟内就会消散,所以最终会加热岩石。所以,我们看到的结果与我们最初想要发现的完全相反。

问:你的发现告诉了我们关于月球的演化,它的磁力和类似的行星体的什么?还有什么问题?

韦斯:如果撞击场假说是正确的,那就意味着我们在月球表面发现的剩余磁化强度本质上不会告诉我们关于月球内部地球物理和热演化的任何信息。这将反过来对追踪月球的磁历史有深远的意义,甚至对理解在其他无空气的物体上发现的残余磁化记录有深远的意义,比如有陨石坑的水星,以及陨石暗示可能有地壳磁化的小行星。既然我们已经证明了撞击场假说不太可能解释大部分的月球磁场,这就支持了关于月球和其他天体磁性的核心发电机假说。

奥兰:既然我们现在倾向于使用月球发电机,我们在月球上看到的强大磁场仍然需要一个解释,因为一个像我们在地球上拥有的发电机,其核心由于自身的冷却而搅动,可能是不够的。近年来,一些替代的发电机理论被发展出来,它们可能产生更强的磁场,例如,由上覆的固体地幔的摆动来搅动地核。

我们最直接的后续研究是重复同样类型的模拟,但不是一个非磁体,我们将允许月球产生自己的核心发电机,然后检查冲击等离子体如何与这样的场相互作用。另一个需要研究的问题是,你能否在撞击现场留下印记。其中一种情况可能会让我们对我们在月球表面看到的磁化现象有更好的了解。

也参与这项研究前麻省理工学院客座教授尤里Shprits德国地球科学研究中心的电活性聚合物前博士后凯蒂Miljković科廷大学和密歇根大学的伽柏托斯。

这项研究部分是由美国国家航空航天局太阳系工作计划,美国宇航局太阳系探索虚拟研究所,以及Skoltech学院发展计划的支持。

6个评论论“古月亮失去磁力”

  1. 这是一个疯狂的想法。用电磁或磁感应在月球上制造磁场。在月球上挂一根高到足以产生电流的导线。这将产生一个场来排斥宇宙辐射。你可以一个月坚持5天。每个月大约有五天的时间,月球处于地球磁尾的内部,通常没有太阳风粒子被探测到。在每个月球轨道的其余部分,月球处于一个称为磁鞘的过渡区域,在那里地球的磁场影响太阳风,但并不完全排除它。IDK多高。它能正常工作吗?有人之前想到过这个吗? Probably.

  2. 上帝创造了月亮。和其他所有的事情。这就是为什么他是上帝,阿门。

  3. 人们看夜空,星星,月亮。即使是在白天。上帝提供阳光,新鲜空气。和其他所有的事情。人类肉眼所能看到的。但是赞美神的人却很少。他所提供的一切。

    • 胡言乱语。是什么。所有的。Sentence-ending时期。?。可怜的语法。也。没有帮助。没有有说服力的。提出的论点。请花。 More time studying. English and. Science period.

  4. 会不会是40亿年前月球离地球太近了,以至于地球的磁场围绕着月球?

  5. 当月亮冷却时,就有了牛奶和奶油。后来,在中部地区的炮击中发生了很多骚动。终于安静下来,奶酪出现了。
    人们生气了,但美味的奶酪。

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