Apollo döneminden beri, bilim adamı Ay'ın geçmişte bir tür manyetik alana sahip olduğunu biliyordu, ancak şimdi bir tane yok. Apollo ay örnekleriyle ilgili yeni çalışmalar bu soruların bazılarına cevap veriyor, ancak cevaplanacak daha birçok soru da yaratıyor.
Apollo misyonları tarafından iade edilen ay örnekleri mıknatıslanma kanıtı gösterir. Kayalar ısıtıldıklarında mıknatıslanır ve daha sonra manyetik bir alanda soğutulur. Curie sıcaklığının altında (malzemeye bağlı olarak yaklaşık 800 ° C) soğuduklarında, kayadaki metalik parçacıklar ortam manyetik alanları boyunca sıralanır ve bu pozisyonda donarak kalan bir mıknatıslanma oluşturur.
Bu mıknatıslanma uzaydan da ölçülebilir. Yörüngedeki uydulardan yapılan araştırmalar, Ay'ın mıknatıslanmasının Apollo astronotlarının örneklediği bölgelerin çok ötesine geçtiğini gösteriyor. Bütün bu mıknatıslanma, Ay'ın erken tarihinin bir noktasında manyetik bir alana sahip olması gerektiği anlamına gelir.
Güneş Sisteminde bildiğimiz manyetik alanların çoğu bir dinamo tarafından üretilir. Temel olarak, bu, metal atomlarının elektronlarını etkili bir şekilde hareket ettiren ve bir elektrik akımı oluşturan metalik bir sıvı çekirdeğinde konveksiyonu içerir. Bu akım daha sonra bir manyetik alanı indükler. Konveksiyonun kendisinin soğutma tarafından yönlendirildiği düşünülmektedir. Dış çekirdek soğudukça, daha soğuk kısımlar iç kısma batar ve daha sıcak iç kısımların dışarı doğru dışa doğru hareket etmesine izin verir.
Ay çok küçük olduğu için, konvektif soğutma ile yönlendirilen manyetik bir dinamo'nun yaklaşık 4,2 milyar yıl önce kapanması bekleniyor. Bu nedenle, bu süreden sonra mıknatıslanma kanıtı ya 1) sıvı bir çekirdeğin hareketini sürmek için soğutma dışında bir enerji kaynağına ya da 2) manyetik alanlar oluşturmak için tamamen farklı bir mekanizmaya ihtiyaç duyacaktır.
Laboratuvar deneyleri böyle bir alternatif yöntem önerdi. Havza oluşturan büyük etkiler, Ay'da kısa süreli manyetik alanlar oluşturabilir ve bu da etki olayı sırasında çıkan sıcak malzemelere kaydedilir. Aslında, bazı mıknatıslanma gözlemleri büyük havzalardan Ay'ın (antipod) karşı tarafında bulunur.
Öyleyse, bir kayadaki manyetizasyonun bir çekirdek dinamo veya bir etki olayı tarafından oluşup oluşmadığını nasıl anlarsınız? Darbe kaynaklı manyetik alanlar sadece yaklaşık 1 gün sürer. Bir kaya çok yavaş soğutulursa, böyle kısa ömürlü bir manyetik alan kaydetmez, bu nedenle elinde tuttuğu herhangi bir manyetizma bir dinamo tarafından üretilmiş olmalıdır. Ayrıca, çarpmalara karışan kayalar, minerallerinde şok kanıtı gösterir.
Yavaş soğuduğunu gösteren ve şok etkisi göstermeyen 76535 numaralı bir ay örneği, belirgin bir kalıntı mıknatıslanma gösterir. Bu, örneğin yaşıyla birlikte, Ay'ın 4.2 milyar yıl önce sıvı bir çekirdeğe ve dinamo tarafından üretilen bir manyetik alana sahip olduğunu düşündürmektedir. Böyle bir çekirdek dinamo konvektif soğutma ile tutarlıdır. Ancak, daha genç örnekler varsa?
Erin Shea ve meslektaşları tarafından Science'ta yakın zamanda yayınlanan yeni çalışmalar, durumun böyle olabileceğini gösteriyor. MIT'de yüksek lisans öğrencisi olan Shea ve ekibi, Apollo 11 astronotları tarafından getirilen 3.7 milyar yıllık bir kısrak bazalt olan 10020 örneğini inceledi. Numune 10020'nin minerallerinde şok kanıtı göstermediğini gösterdiler. Numunenin soğuması 12 günden fazla sürdü, bu da darbeye bağlı manyetik alanın ömründen çok daha yavaştı. Ve numunenin çok güçlü bir şekilde mıknatıslandığını buldular.
Shea ve meslektaşları, çalışmalarından, Ay'ın yaklaşık 3,7 milyar yıl önce güçlü bir manyetik dinamoya ve dolayısıyla hareketli bir metalik çekirdeğe sahip olduğu sonucuna varıyorlar. Bu, konvektif bir soğutma dinamosunun kapanmasından çok sonra. Bununla birlikte, dinamo'nun 4.2 milyar yıl önce sürekli olarak aktif olup olmadığı veya sıvı çekirdeği hareket ettiren mekanizmanın 4.2 ve 3.8 milyar yıllarında aynı olup olmadığı açık değildir. Peki, sıvı bir çekirdeğin hareket etmesini sağlamanın başka yolları var mı?
Le Bars liderliğindeki Fransız ve Belçikalı bilim adamları ekibinin son çalışmaları, büyük etkilerin Ay'ı Dünya ile senkronize rotasyonundan açabileceğini gösteriyor. Bu, sıvı okyanusta, tıpkı Dünya'nın okyanuslarında olduğu gibi gelgitler yaratacaktır. Bu çekirdek gelgitler, çekirdek-manto sınırında önemli ölçüde bozulmalara neden olacak ve bu da çekirdekte büyük ölçekli akışlar oluşturarak bir dinamo oluşturabilir.
Yakın zamanda yapılan bir başka çalışmada, Dr. Dwyer ve meslektaşları, ay dönüş ekseninin kesilmesinin sıvı çekirdeği karıştırabileceğini öne sürdü. Erken Ay’ın Dünya’ya yakınlığı Ay’ın dönme eksenini sallardı. Bu önceleme, sıvı çekirdeğin ve üstündeki katı mantoda farklı hareketlere neden olarak, çekirdeğin uzun ömürlü (1 milyar yıldan daha uzun) mekanik karıştırılmasına neden olacaktır. Dwyer ve ekibi böyle bir dinamoyu yaklaşık 2,7 milyar yıl önce Ay zaman içinde Dünya'dan uzaklaştıkça yerçekimsel etkisini azaltarak doğal olarak kapatacağını tahmin ediyor.
Ne yazık ki, örnek 10020'nin çalışmasıyla önerilen manyetik alan bu olasılıkların hiçbirine uymuyor. Her iki model de örnek 10020'de gözlemlenen güçlü mıknatıslanmayı üretemeyecek kadar zayıf manyetik alanlar sağlayacaktır. Bu yeni bulguları açıklamak için Ay'ın sıvı çekirdeğini harekete geçirmek için başka bir yöntemin bulunması gerekecektir.
Kaynaklar:
Uzun Ömürlü Ay Çekirdekli Dinamo. Shea ve diğ. Science 27, Ocak 2012, 453-456. DOI: / science.1215359 10.1126.
Sürekli mekanik karıştırma ile tahrik edilen uzun ömürlü bir ay dinamosu. Le Bars ve diğ. Nature 479, Kasım 2011, 212-214. DOI: / nature10564 10.1038.
Ay'ın başlarında darbe odaklı bir dinamo. Dwyer ve diğ. Nature 479, Kasım 2011, 215-218. DOI: / nature10565 10.1038.
