과학자들은 아폴로 시대 이후로 과거에는 달에 어떤 종류의 자기장이 있었지만 지금은 가지고 있지 않다는 것을 알고 있습니다. 아폴로 음력 샘플에 대한 새로운 연구는 이러한 질문들 중 일부에 대한 답변을 제공하지만 더 많은 질문에 대한 답변을 제공합니다.
아폴로 임무에서 반환 된 음력 샘플은 자화의 증거를 보여줍니다. 암석은 가열 될 때 자화되어 자기장에서 냉각됩니다. 이들이 Curie 온도 (재료에 따라 약 800 ℃) 아래로 냉각됨에 따라 암석의 금속 입자가 주변 자기장을 따라 정렬되고 그 위치에서 동결되어 잔류 자화를 생성합니다.
이 자화는 공간에서 측정 할 수도 있습니다. 궤도 위성 연구에 따르면 달의 자화는 아폴로 우주 비행사들이 채집 한 지역을 훨씬 뛰어 넘는 것으로 나타났습니다. 이 모든 자화는 달이 초기 역사의 어느 시점에서 자기장을 가지고 있었음을 의미합니다.
우리가 태양계에서 알고있는 대부분의 자기장은 발전기에 의해 생성됩니다. 기본적으로 여기에는 금속 액체 코어에서의 대류가 포함되어 금속 원자의 전자를 효과적으로 이동시켜 전류를 생성합니다. 그런 다음이 전류는 자기장을 유도합니다. 대류 자체는 냉각에 의해 구동되는 것으로 생각됩니다. 외부 코어가 냉각됨에 따라, 더 차가운 부분은 내부로 가라 앉아 더 따뜻한 내부 부분이 외부를 향해 바깥쪽으로 이동하게한다.
달이 너무 작기 때문에 대류 냉각에 의해 구동되는 자기 발전기는 약 42 억 년 전에 어느 정도 시간이 종료 될 것으로 예상됩니다. 따라서이 시간 이후 자화의 증거는 1) 액체 코어의 운동을 구동하기 위해 냉각 이외의 에너지 원 또는 2) 자기장을 만들기위한 완전히 다른 메커니즘이 필요합니다.
실험실 실험에서 이러한 대체 방법 중 하나가 제안되었습니다. 큰 유역 형성 충격은 달에 수명이 짧은 자기장을 생성 할 수 있으며, 이는 충격 사건 동안 방출되는 뜨거운 물질에 기록됩니다. 실제로, 자화에 대한 일부 관측은 큰 분지에서 달의 반대편 (방역)에 있습니다.
그렇다면 암석의 자화가 핵심 발전기 또는 충격 사건에 의해 형성되었는지 어떻게 알 수 있습니까? 충격에 의한 자기장은 하루 정도만 지속됩니다. 암석이 매우 느리게 냉각되면, 그러한 짧은 자기장을 기록하지 않으므로, 보유한 모든 자력은 발전기에 의해 생성되어야합니다. 또한 충격과 관련된 암석은 광물에 충격이 있음을 보여줍니다.
냉각이 느리고 충격 효과가 없음을 나타내는 하나의 달 샘플 번호 76535는 뚜렷한 잔여 자화를 가지고 있습니다. 이것은 표본의 나이와 함께 달이 액체 코어와 42 억 년 전에 발전기 생성 자기장을 가지고 있음을 시사합니다. 이러한 핵심 발전기는 대류 냉각과 일치합니다. 그러나 더 어린 샘플이 있다면 어떨까요?
Erin Shea와 그의 동료들이 최근 Science에 발표 한 새로운 연구에 따르면 이것이 사실 일 수 있습니다. MIT의 대학원생 인 Shea와 그녀의 팀은 Apollo 11 우주 비행사가 가져온 37 억 년 전의 암말 현무암 샘플 10020을 연구했습니다. 그들은 샘플 10020이 미네랄에 충격의 증거가 없음을 보여주었습니다. 그들은 샘플이 냉각하는데 12 일 이상이 걸렸으며, 이는 충격에 의한 자기장의 수명보다 훨씬 느리다고 추정했다. 그리고 그들은 샘플이 매우 강하게 자화된다는 것을 발견했습니다.
연구 결과 Shea와 동료들은 약 37 억 년 전에 달에 강한 자기 발전기, 따라서 움직이는 금속 코어가 있다고 결론을 내렸다. 이것은 대류 냉각 다이너 모가 종료 된 시간이 지난 후입니다. 그러나 다이너 모가 42 억 년 전부터 지속적으로 활동했는지, 또는 액체 코어를 움직이는 메커니즘이 4.2 년과 38 억 년에 동일한 지 여부는 확실하지 않습니다. 액체 코어를 움직이게하는 다른 방법은 무엇입니까?
Le Bars가 이끄는 프랑스 과학자 및 벨기에 과학자 팀의 최근 연구에 따르면 큰 충격이 지구와의 동기 회전에서 달의 잠금을 해제 할 수 있다고합니다. 이것은 지구의 바다와 같이 액체 핵에 조수를 만들 것입니다. 이러한 코어 조석은 코어 맨틀 경계에서 상당한 왜곡을 일으켜 코어의 대규모 흐름을 유발하여 다이너 모를 생성 할 수 있습니다.
또 다른 최근 연구에서 Dr. Dwyer와 동료들은 음력 회전 축의 세차가 액체 코어를 휘젓을 수 있다고 제안했습니다. 초기 달이 지구에 가까이 있으면 달의 회전축이 흔들릴 수 있습니다. 이 세차 운동은 액체 코어와 그 위에 놓인 단단한 맨틀에서 서로 다른 동작을 일으켜 코어의 오래 지속되는 (10 억년 이상) 기계적 교반을 일으킨다. Dr. Dwyer와 그의 팀은 달이 지구에서 멀어지면서 중력에 미치는 영향이 줄어들면서 약 27 억 년 전에 그러한 다이너 모가 자연적으로 닫히게 될 것으로 추정합니다.
불행히도, 샘플 10020 연구에서 제안한 자기장은 이러한 가능성 중 어느 것도 맞지 않습니다. 이 두 모델은 샘플 10020에서 관찰 된 강한 자화를 생성하기에는 너무 약한 자기장을 제공합니다. 달의 액체 코어를 동원하는 또 다른 방법을 찾아 새로운 발견을 설명해야합니다.
출처 :
오래 지속되는 음력 다이너 모. Shea 등 과학 2012 년 1 월 27 일, 453-456. doi : 10.1126 / science.1215359.
지속적인 기계적 교반에 의해 구동되는 수명이 긴 달의 다이너 모. Le Bars et al. 자연 479, 2011 년 11 월, 212-214. 도 : 10.1038 / 자연 10564
초승달을위한 충격적인 다이너 모. Dwyer et al. Nature 479, 2011 년 11 월, 215-218. doi : 10.1038 / nature10565.
