Wirujące twory księżycowe są rozpoznawane jako jasne, falujące wzory na powierzchni Księżyca, na tyle jasne, że można je zobaczyć przez teleskop z podwórka. Wielu uważa, że wyglądają jak pociągnięcia pędzla w abstrakcyjnym malarstwie. Ale to nie są tylko artystyczne detale: obrazy NASA pokazują, że niektóre pasma wirów księżycowych rozciągają się na setki kilometrów.

Wirujące twory księżycowe długo intrygowały naukowców, ale ostatnie modelowania i dane z sond kosmicznych rzucają nowe światło na to tajemnicze zjawisko. Dane pokazują, że skały wewnątrz wirów są namagnesowane, co powoduje odchylenie lub przekierowanie cząsteczek wiatru słonecznego, które nieustannie bombardują Księżyc. Zamiast nich ciosy przyjmują sąsiednie skały. Z biegiem czasu sąsiednie skały ciemnieją z powodu reakcji chemicznych wywołanych zderzeniami, podczas gdy wiry pozostają jasne.

Jak skały wewnątrz wirów księżycowych stały się namagnesowane? Księżyc obecnie nie ma pola magnetycznego. Żaden astronauta ani łazik jeszcze nie odwiedził wiru księżycowego, aby zbadać to zjawisko.

Uderzenia i anomalie magnetyczne
“Uderzenia mogą wywoływać tego rodzaju anomalie magnetyczne,” powiedział Michael J. Krawczynski, adiunkt nauk o Ziemi, środowisku i planetach na Uniwersytecie Waszyngtońskim w St. Louis. Zauważa, że meteoryty regularnie dostarczają materiały zawierające żelazo na powierzchnię Księżyca. “Ale są wiry, przy których nie jesteśmy pewni, jak uderzenie mogłoby stworzyć taki kształt i rozmiar.”

Krawczynski wierzy, że bardziej prawdopodobne jest, że coś innego lokalnie namagnesowało wiry.

Teorie o podziemnej lawie
“Inna teoria mówi, że pod powierzchnią znajdują się lawy, które powoli chłodzą się w polu magnetycznym i tworzą anomalię magnetyczną,” powiedział Krawczynski, który zaprojektował eksperymenty, aby przetestować to wyjaśnienie. Jego wyniki zostały opublikowane w czasopiśmie Journal of Geophysical Research: Planets.

Krawczynski i pierwszy autor badania Yuanyuan Liang, który niedawno uzyskał doktorat z nauk o Ziemi, środowisku i planetach na Uniwersytecie Waszyngtońskim, mierzyli efekty różnych kombinacji chemii atmosfery i tempa chłodzenia magmy na minerał zwany ilmenitem, aby sprawdzić, czy mogą wywołać efekt magnetyzujący.

“Skały ziemskie są bardzo łatwo namagnesowane, ponieważ często zawierają małe cząstki magnetytu, który jest minerałem magnetycznym,” powiedział Krawczynski. “Wiele badań ziemskich, które skupiały się na rzeczach z magnetytem, nie ma zastosowania do Księżyca, gdzie nie ma tego hipermagnetycznego minerału.”

Ale ilmenit, który jest obfity na Księżycu, może również reagować i tworzyć cząstki żelaza, które mogą być namagnesowane w odpowiednich warunkach, odkryli Krawczynski i jego zespół.

Wyniki eksperymentalne
“Mniejsze cząstki, z którymi pracowaliśmy, wydawały się tworzyć silniejsze pola magnetyczne, ponieważ stosunek powierzchni do objętości jest większy dla mniejszych cząstek w porównaniu z większymi cząstkami,” powiedział Liang. “Przy większej eksponowanej powierzchni mniejsze cząstki łatwiej przechodzą przez reakcję redukcji.”

“Nasze eksperymenty analogowe wykazały, że w warunkach księżycowych możemy stworzyć materiał, który może być namagnesowany. Więc jest możliwe, że te wiry są spowodowane przez podziemną magmę,” powiedział Krawczynski, który jest również badaczem w McDonnell Center for Space Sciences na uniwersytecie.

Przyszłe misje
Określenie pochodzenia wirów księżycowych uważane jest za kluczowe do zrozumienia procesów, które ukształtowały powierzchnię Księżyca, historii pola magnetycznego Księżyca, a nawet tego, jak powierzchnie planet i księżyców w ogóle wpływają na otaczające je środowisko kosmiczne.

To badanie pomoże w interpretacji danych zebranych przez przyszłe misje na Księżyc, zwłaszcza te, które badają anomalie magnetyczne na powierzchni Księżyca. NASA planuje wysłać łazik do obszaru wirów księżycowych znanego jako Reiner Gamma w 2025 roku w ramach misji Lunar Vertex.

“Jeśli chcesz tworzyć anomalie magnetyczne metodami, które opisujemy, to podziemna magma musi mieć wysoką zawartość tytanu,” powiedział Krawczynski. “Widzieliśmy oznaki tej reakcji tworzenia żelaza w meteorytach księżycowych i próbkach z Apolla. Ale wszystkie te próbki to powierzchniowe przepływy lawy, a nasze badanie pokazuje, że chłodzenie pod powierzchnią znacznie zwiększyłoby te reakcje tworzenia metalu.”

Na razie jego eksperymentalne podejście jest najlepszym sposobem na testowanie przewidywań dotyczących tego, jak niewidoczna lawa może powodować magnetyczne efekty tajemniczych wirów księżycowych.

“Gdybyśmy tylko mogli wiercić w dół, moglibyśmy zobaczyć, czy ta reakcja zachodzi,” powiedział Krawczynski. “To byłoby wspaniałe, ale obecnie nie jest to możliwe. Na razie jesteśmy ograniczeni do powierzchni.”

Źródło: Washington University, St. Louis