Mjesec, naš prirodni satelit, oduvijek je intrigirao znanstvenike svojim neobičnim magnetnim svojstvima. Iako danas nema vlastito značajno magnetsko polje poput Zemlje, neka su područja njegove površine, osobito na dalekoj strani, zabilježila snažne magnetske anomalije u kamenju. Zagonetka zašto je to tako opstaje već desetljećima, a nedavno su znanstvenici s MIT-a ponudili uvjerljivo objašnjenje koje bi moglo razriješiti ovu misterioznu pojavu.

Magnetizam Mjeseca - gdje je nestao?

Moderna istraživanja Mjeseca, od uzoraka donesenih tijekom NASA-inih Apollo misija 60-ih i 70-ih godina, pa sve do preciznih mjerenja s lunarnih orbita, pokazala su da na površini postoje tragovi starog magnetskog polja. Međutim, Mjesec danas ne posjeduje globalno magnetsko polje poput Zemlje. Tradicionalni model magnetizma planeta objašnjava nastanak magnetskog polja preko tzv. dinama – procesa u tekućem metalnom jezgru koji proizvodi magnetsko polje. Budući da je Mjesečev željezni jezgreni dio mnogo manji i hladniji, znanstvenici su sumnjali da dinamo možda nikada nije bio u stanju proizvesti dovoljno snažno magnetsko polje da bi objasnio intenzitet pronađenih magnetskih tragova u mjesečevim stijenama, naročito na dalekoj strani Mjeseca.

Nova hipoteza: Sinergija dinama i udara

U svjetlu novih saznanja, znanstvenici s MIT-a predlažu složeniju sliku koja uključuje kombinaciju postojećeg, iako slabog, dinamičkog magnetskog polja i utjecaja velikog sudara s Mjesecom. Prema njihovom istraživanju, koje je upravo objavljeno u časopisu Science Advances, snažan udar ogromnog asteroida mogao je u kratkom trenutku znatno pojačati slabomjesecno magnetsko polje, stvarajući prolazni, ali dovoljno intenzivan magnetski impuls koji su potom zabilježile određene stijene na dalekoj strani Mjeseca.

Kako udar pojačava magnetizam?

Kada asteroid ogromnih dimenzija udari u površinu Mjeseca, energija udara isparava ogromne količine materijala stvarajući oblak ioniziranih čestica – plazmu. Prema simulacijama MIT tima, ovaj oblak plazme ne nestaje odmah, već se širi oko Mjeseca i koncentriše na suprotnoj strani od mjesta udara. Na toj suprotnoj strani, interakcija plazme s postojećim slabim magnetskim poljem dovodi do njegovog privremenog pojačanja.

Ovaj proces, iako vrlo brz – traje samo oko 40 minuta – dovoljno je dug da određene stijene u tom području zabilježe promjenu magnetskog polja. Osim pojačanog magnetskog impulsa, veliki udar šalje i snažne seizmičke valove kroz unutrašnjost Mjeseca, koji na suprotnoj strani "protrese" stijene, čime se elektroni u mineralima preorijentiraju u skladu s novim magnetskim poljem. Ovaj fenomen sličan je bacanju karata u zrak i njihovom padu, pri čemu se orijentacija „kompasa“ na kartama mijenja upravo u trenutku kada se karte vraćaju na tlo.

Ključna uloga velikog udara Imbrium basena

Posebno je zanimljivo što je područje snažnog magnetizma na dalekoj strani Mjeseca smješteno točno suprotno velikom udarnom bazenu Imbrium na bliskoj strani Mjeseca, jednom od najvećih kratera nastalih udarom u povijesti Mjeseca. Upravo je udar koji je formirao Imbrium bazen vjerojatno pokrenuo spomenuti oblak plazme koji je, putujući oko Mjeseca, pojačao magnetsko polje na dalekoj strani i ostavio magnetski trag u stijenama.

Dosadašnje teorije i nove simulacije

Prijašnje teorije su sugerirale da solarno magnetsko polje, koje je izrazito slabo na udaljenosti Mjeseca od Sunca, nije bilo dovoljno snažno da objasni snažne magnetske anomalije pronađene na njegovoj površini. Simulacije vođene 2020. godine isključile su mogućnost da udar sam po sebi, bez prisutnosti dinama, može značajnije pojačati magnetsko polje.

U novoj studiji, istraživači su krenuli od pretpostavke da je Mjesec ipak nekoć imao dinamo koje je proizvodilo slabije magnetsko polje – otprilike 50 puta slabije od Zemljinog današnjeg magnetskog polja. Odatle su pomoću računalnih modela simulirali veliki udar, koji je generirao plazmu i interakciju plazme s magnetskim poljem. Rezultati su pokazali kako se plazma skuplja i pojačava magnetsko polje na suprotnoj strani od udara, što je u skladu s opažanjima magnetskih anomalija na dalekoj strani Mjeseca.

Metodologija istraživanja

Simulacije su izvedene korištenjem naprednih računalnih resursa MIT SuperCloud sustava. Uz to, simulacije udara su razvijene uz pomoć stručnjakinje Katarine Miljković, dok su modeli toka plazme i interakcije s magnetizmom nastali u suradnji s istraživačima sa Sveučilišta Michigan i Cambridgea. Ovakav interdisciplinarni pristup omogućio je dubinsku analizu složenih procesa koji su nastali tijekom i nakon udara.

Značaj istraživanja za buduće misije

Ova nova teorija je testabilna i pruža konkretne smjernice za buduće misije na Mjesec, osobito one koje planiraju istraživanja na dalekoj strani i oko južnog pola. NASA-in Artemis program, kao i druge planirane misije, mogli bi uzeti uzorke stijena s tih područja kako bi se dodatno potvrdila ili opovrgnula hipoteza o sinergiji između dinama i udarnih događaja u stvaranju magnetskih anomalija na Mjesecu.

Širi kontekst - što nam govori magnetizam Mjeseca?

Razumijevanje nastanka i karakteristika magnetskog polja Mjeseca nije samo važno za geologiju i planetarne znanosti, već i za širi kontekst istraživanja svemira. Magnetna polja igraju ključnu ulogu u zaštiti planeta od solarnih i kozmičkih zračenja te u oblikovanju uvjeta za nastanak života. Također, znanje o magnetizmu Mjeseca može pomoći u tumačenju sličnih fenomena na drugim nebeskim tijelima u Sunčevom sustavu.

S obzirom na to da Mjesec nema danas aktivan dinamo, njegovo magnetno naslijeđe zabilježeno u stijenama može se promatrati kao svojevrsni „fosilni zapis“ njegovih geofizičkih i kozmičkih događaja, uključujući velike udare koji su oblikovali njegovu površinu i unutrašnjost.

Uloga međunarodne znanstvene suradnje

Istraživanje je rezultat suradnje mnogih znanstvenika i institucija diljem svijeta – od MIT-a i Sveučilišta Michigan do Cambridgea i Curtin University u Australiji. Ova multidisciplinarna kooperacija pokazuje kako suvremena znanost o planetima koristi kombinaciju računalnih modela, laboratorijskih analiza i svemirskih misija kako bi rasvijetlila složene procese u našem Sunčevom sustavu.

Što nas dalje čeka?

Dok su mnoge nepoznanice o Mjesečevom magnetizmu sada jasnije, znanstvenici ističu da je ovo tek početak nove ere istraživanja. U idućim godinama, nove misije i preciznija mjerenja doprinijet će još detaljnijem razumijevanju ne samo Mjeseca, nego i drugih svemirskih tijela. Uskoro bismo mogli imati priliku da direktno analiziramo stijene s područja na dalekoj strani Mjeseca koja su obuhvaćena ovim novim nalazima, čime će se razjasniti mnoga pitanja i otvoriti vrata za nove znanstvene spoznaje.

Izvor: Massachusetts Institute of Technology