Onlarca yıldır, bilim adamları Dünya-Ay sisteminin Dünya ile Mars boyutundaki bir nesne arasında yaklaşık 4,5 milyar yıl önce bir çarpışma sonucu oluştuğunu iddia ettiler. Dev Etki Hipotezi olarak bilinen bu teori, Dünya ve Ay'ın yapı ve kompozisyon bakımından neden benzer olduğunu açıklar. İlginçtir ki, bilim adamları ayrıca, erken tarihi boyunca, Ay'ın bugünkü Dünya gibi bir manyetosfere sahip olduğunu belirlediler.
Bununla birlikte, MIT'deki araştırmacılar tarafından yürütülen yeni bir çalışma (NASA tarafından sağlanan destekle), bir zamanlar Ay'ın manyetik alanının aslında Dünya'dan daha güçlü olabileceğini gösteriyor. Ayrıca, bu alanın ne zaman ortaya çıktığı konusunda yaklaşık 1 milyar yıl önce gerçekleşeceğini iddia ederek daha sıkı kısıtlamalar getirebildiler. Bu bulgular, Ay'ın manyetik alanını zamanla hangi mekanizmanın güçlendirdiğinin gizemini çözmeye yardımcı oldu.
Dergide son zamanlarda ortaya çıkan çalışma Bilim İlerlemeleri, MIT’in Dünya, Atmosfer ve Gezegen Bilimleri Bölümü’nde deneysel bir rock fizikçisi olan Saied Mighani’nin liderliğindeydi. UC Berkeley'deki Berkeley Jeokronoloji Merkezi ve Çin Geosciences Üniversitesi üyeleri tarafından ünlü EAPS profesörü Dr. Benjamin Weiss tarafından sağlanan ek destekle katıldı.
Özetlemek gerekirse, Dünya’nın manyetik alanı bildiğimiz gibi yaşam için gereklidir. Gelen güneş rüzgarı parçacıkları Dünya'ya ulaştığında, bu alan tarafından saptırılır ve Dünya'nın önünde bir yay şoku oluşturur ve arkasında manyetotail. Kalan parçacıklar, atmosferimizle etkileşime girdikleri manyetik kutuplar üzerinde birikir ve bu da uzak kuzey ve güney yarım kürelerde Aurora'nın görülmesine neden olur.
Bu manyetik alan olmasaydı, Dünya'nın atmosferi milyarlarca yıl boyunca güneş rüzgarı tarafından yavaşça soyulmuş ve soğuk, kuru bir yer haline gelmiş olurdu. Bunun, 4.2 ila 3.7 milyar yıl önce bir kez daha kalın bir atmosferin tükendiği ve sonuç olarak yüzeyinde bulunan tüm sıvı suyun kaybolduğu veya donduğu Mars'ta olan şey olduğuna inanılıyor.
Yıllar boyunca, Weiss’in grubu yaklaşık 4 milyar yıl önce, yaklaşık 100 mikrotesla güçlü bir manyetik alana sahip olan ay kayalarının incelenmesi ile gösterilmesine yardımcı oldu (Dünya bugün 50 mikroteslas civarında). 2017 yılında, Apollo astronotları tarafından toplanan ve yaklaşık 2,5 milyar yıl öncesine ait ve çok daha zayıf bir alan (10 mikrotesitten daha az) bulan örnekleri incelediler.
Başka bir deyişle, Ay’ın manyetik alanı 4 ila 2.5 milyar yıl önce beş kat daha zayıfladı, sonra yaklaşık 1 milyar yıl önce tamamen kayboldu. O sırada Weiss ve meslektaşları, belki de Ay'ın iç kısmında bu değişiklikten sorumlu iki dinamo mekanizması olduğunu teorize ettiler.
Kısacası, ilk dinamo etkisinin yaklaşık 4 milyar yıl önce çok daha güçlü bir manyetik alan yaratabileceğini iddia ettiler. Daha sonra, 2.5 milyar yıl önce, daha uzun ömürlü ancak çok daha zayıf bir manyetik alanı koruyan ikinci bir dinamo ile değiştirildi. Weiss, bir MIT News yayınında açıkladığı gibi:
“Hangi mekanizmaların ay dinamoyu beslediğine dair birkaç fikir var ve soru şu, hangisini yaptığını nasıl anlıyorsunuz? Tüm bu güç kaynaklarının farklı ömürleri olduğu ortaya çıkıyor. Dinamo ne zaman kapandığını anlayabilirseniz, ay dinamosu için önerilen mekanizmaları ayırt edebilirsiniz. Bu yeni makalenin amacı buydu. ”
Şimdiye kadar, 3 milyar yaşından küçük ay kayaları elde etmek büyük bir zorluktu. Bunun nedeni, 4 milyar yıl önce Ay'da yaygın olan volkanik faaliyetin yaklaşık 3 milyar yıl önce sona ermesi ile ilgilidir. Neyse ki, MIT ekibi Apollo astronotları tarafından elde edilen ve 1 milyar yıl önce bir etki ile yaratılan iki ay kaya örneğini tespit edebildi.
Bu kayalar darbe ile eritilip daha sonra yeniden çözülürken, böylece süreçteki manyetik kayıtlarını silerken, ekip manyetik imzalarını yeniden oluşturmak için üzerlerinde testler yapabildi. İlk olarak, Weiss'in “küçük pergel” olarak tanımladığı kaya elektronlarının yönünü analiz ettiler, çünkü ya mevcut bir manyetik alanın yönünde hizalanacaklar ya da yokluğunda rastgele yönlerde görüneceklerdi.
Her iki örnekte de, ekip, ikincisini gözlemledi; bu, kayaların en fazla 0.1 mikrotesla (muhtemelen hiç) olmayan son derece zayıf bir manyetik alanda oluştuğunu öne sürdü. Bunu, Weiss ve David L. Shuster (Berkeley Jeokronoloji Merkezi araştırmacısı ve çalışmanın ortak yazarı) tarafından bu çalışma için uyarlanan radyometrik bir tarihleme tekniği izledi. Bu sonuçlar kayaların gerçekten 1 milyar yaşında olduğunu doğruladı.
Son olarak, ekip, darbe anında iyi bir manyetik kayıt sağlayıp sağlayamayacaklarını belirlemek için numuneler üzerinde ısı testleri gerçekleştirmiştir. Bu, her iki numuneyi bir fırına koymak ve bir çarpma ile oluşacak yüksek sıcaklıklara maruz bırakmaktan ibaretti. Soğuduklarında onları laboratuvarda yapay olarak üretilen bir manyetik alana maruz bıraktılar ve kaydedebildiklerini doğruladılar.
Bu sonuçlar, başlangıçta ekip tarafından ölçülen manyetik gücün (0.1 mikrotesla) doğru olduğunu ve 1 milyar yıl önce Ay'ın manyetik alanına güç veren dinamo'nun muhtemelen sona erdiğini doğrulamaktadır. Weiss'in ifade ettiği gibi:
“Manyetik alan, görünmez bir kuvvet alanı gibi alanı kaplayan bu belirsiz şeydir. Ayın manyetik alanını üreten dinamo 1.5 ila 1 milyar yıl önce bir yerde öldü ve Dünya benzeri bir şekilde güçlendirilmiş gibi görünüyor. ”
Belirtildiği gibi, bu çalışma daha sonraki aşamalarında ay dinamosunu neyin sürüklediğini çevreleyen tartışmanın çözümüne de yardımcı olmaktadır. Çoklu teoriler önerilmiş olsa da, bu yeni bulgular çekirdek kristalleşmenin sorumlu olduğu teorisi ile tutarlıdır. Temel olarak, bu teori Ay'ın iç çekirdeğinin zamanla kristalleştiğini, elektrik yüklü sıvının akışını yavaşlattığını ve dinamoyu tutukladığını belirtir.
Weiss, bundan önce, güçlü manyetik alanı üretecek olan çok daha güçlü (ancak kısa ömürlü) bir dinamoya güç vermekten sorumlu olabileceğini ileri sürüyor. Bu, 4 milyar yıl önce, Ay'ın Dünya'ya çok daha yakın yörüngede olduğu düşünülüyor. Bu, Dünya'nın yerçekiminin Ay üzerinde çok daha büyük bir etkiye sahip olmasıyla sonuçlandı, bu da mantosunun yalpalamasına ve çekirdekteki aktiviteyi arttırmasına neden oldu.
Ay yavaşça Dünya'dan uzaklaştıkça, sünnetin etkisi azaldı ve manyetik alan üreten dinamo zayıflardı. Yaklaşık 2,5 milyar yıl önce kristalleşme, ay dinamosunun devam ettiği baskın mekanizma haline geldi ve dış çekirdek nihayet bir milyar yıl önce kristalleşene kadar devam eden daha zayıf bir manyetik alan üretti.
Bunun gibi çalışmalar, Venüs ve Mars gibi gezegenlerin manyetik alanlarını neden kaybettiğini (felaket iklim değişikliğine katkıda bulunur) ve Dünya'nın bir gün kendi yolunu nasıl kaybedebileceğinin gizemini çözmeye yardımcı olabilir. Yaşanabilirlik açısından önemini göz önünde bulundurarak, dinamikleri ve manyetik alanları daha iyi anlamak da yaşanabilir dış gezegenleri araştırmaya yardımcı olabilir.
