in 2024, een nieuw tijdperk van ruimteverkenning begint wanneer NASA astronauten naar de maan stuurt als onderdeel van hun Artemis-missie, een vervolg op de Apollo-missies van de jaren zestig en zeventig.

Enkele van de grootste vragen die wetenschappers hopen te onderzoeken, zijn onder meer bepalen welke hulpbronnen in de bodem van de maan worden gevonden en hoe die hulpbronnen kunnen worden gebruikt om het leven in stand te houden.

In een artikel gepubliceerd in het tijdschrift wetenschappelijke vooruitgang , onderzoekers van de Universiteit van Rochester, leiding geven aan een team van collega's bij zeven andere instellingen, rapporteren hun bevindingen over een belangrijke factor die van invloed is op de soorten hulpbronnen die op de maan kunnen worden gevonden:of de maan al dan niet een langlevend magnetisch schild heeft gehad in zijn 4,53 miljard jaar durende geschiedenis.

De aanwezigheid of afwezigheid van een schild is van belang omdat magnetische schilden astronomische lichamen beschermen tegen schadelijke zonnestraling. En de bevindingen van het team zijn in tegenspraak met enkele al lang bestaande veronderstellingen.

"Dit is een nieuw paradigma voor het magnetische veld van de maan, " zegt eerste auteur John Tarduno, de William R. Kenan, jr., Hoogleraar Geofysica bij de afdeling Aard- en Milieuwetenschappen en decaan onderzoek voor de kunsten, Wetenschappen en techniek in Rochester.

Heeft de maan ooit een magnetisch schild gehad?

Voor jaren, Tarduno is een leider op het gebied van paleomagnetisme, het bestuderen van de ontwikkeling van het magnetische schild van de aarde als middel om planetaire evolutie en veranderingen in het milieu te begrijpen.

Het magnetische schild van de aarde vindt zijn oorsprong diep in de kern van de planeet. Daar, wervelend vloeibaar ijzer genereert elektrische stromen, het besturen van een fenomeen genaamd de geodynamo, die het schild produceert. Het magnetische schild is onzichtbaar, maar onderzoekers hebben al lang erkend dat het van vitaal belang is voor het leven op het aardoppervlak, omdat het onze planeet beschermt tegen zonnewind - stralingsstromen van de zon.

Maar heeft de maan van de aarde ooit een magnetisch schild gehad?

Terwijl de maan nu geen magnetisch schild heeft, er is discussie geweest over de vraag of de maan op een bepaald moment in zijn geschiedenis al dan niet een langdurig magnetisch schild heeft gehad.

"Sinds de Apollo-missies, er is het idee geweest dat de maan ongeveer 3,7 miljard jaar geleden een magnetisch veld had dat even sterk of zelfs sterker was dan het magnetische veld van de aarde, ' zegt Tarduno.

De overtuiging dat de maan een magnetisch schild had, was gebaseerd op een eerste dataset uit de jaren zeventig met analyses van monsters die tijdens de Apollo-missies waren verzameld. De analyses toonden aan dat de monsters magnetisatie hadden, waarvan onderzoekers dachten dat het werd veroorzaakt door de aanwezigheid van een geodynamo.

Maar een aantal factoren hebben onderzoekers sindsdien een pauze gegeven.

"De kern van de maan is erg klein en het zou moeilijk zijn om zo'n magnetisch veld aan te drijven, " legt Tarduno uit. "Bovendien, de eerdere metingen die een hoog magnetisch veld registreren, zijn niet uitgevoerd met behulp van verwarmingsexperimenten. Ze gebruikten andere technieken die het magnetische veld mogelijk niet nauwkeurig registreren."

Wanneer maanmonsters lasers ontmoeten

Tarduno en zijn collega's testten glasmonsters die tijdens eerdere Apollo-missies waren verzameld, maar gebruikte CO ₂ lasers om de maanmonsters voor een korte tijd te verwarmen, een methode die hen in staat stelde de monsters niet te wijzigen. Vervolgens gebruikten ze zeer gevoelige supergeleidende magnetometers om de magnetische signalen van de monsters nauwkeuriger te meten.

"Een van de problemen met maanmonsters was dat de magnetische dragers erin nogal vatbaar zijn voor verandering, " zegt Tarduno. "Door te verhitten met een laser, er is geen bewijs van verandering in onze metingen, zodat we de problemen kunnen vermijden die mensen in het verleden hadden."

De onderzoekers stelden vast dat de magnetisatie in de monsters het gevolg zou kunnen zijn van inslagen van objecten zoals meteorieten of kometen - niet het resultaat van magnetisatie door de aanwezigheid van een magnetisch schild. Andere monsters die ze analyseerden, hadden het potentieel om sterke magnetisatie te vertonen in de aanwezigheid van een magnetisch veld, maar vertoonde geen magnetisatie, verder aangeeft dat de maan nooit een langdurig magnetisch schild heeft gehad.

"Als er een magnetisch veld op de maan was geweest, de monsters die we bestudeerden zouden allemaal magnetisatie moeten hebben gekregen, maar dat hebben ze niet, ' zegt Tarduno. 'Dat is vrij overtuigend dat de maan geen langdurig dynamoveld had.'

Gebrek aan magnetisch schild betekent een overvloed aan elementen

Zonder de bescherming van een magnetisch schild, de maan was gevoelig voor zonnewind, waardoor een verscheidenheid aan vluchtige stoffen - chemische elementen en verbindingen die gemakkelijk kunnen worden verdampt - in de maanbodem zijn geïmplanteerd. Deze vluchtige stoffen kunnen koolstof, waterstof, water, en helium 3, een isotoop van helium dat niet in overvloed aanwezig is op aarde.

"Onze gegevens geven aan dat we naar de bovenkant van de schattingen van helium 3 moeten kijken, omdat een gebrek aan magnetisch schild betekent dat meer zonnewind het maanoppervlak bereikt, wat resulteert in veel diepere reservoirs van helium 3 dan mensen eerder dachten, ' zegt Tarduno.

Het onderzoek kan helpen bij het informeren van een nieuwe golf van maanexperimenten op basis van gegevens die door de Artemis-missie zullen worden verzameld. Gegevens van monsters die tijdens de missie zijn verzameld, zullen wetenschappers en ingenieurs in staat stellen de aanwezigheid van vluchtige stoffen te bestuderen en beter te bepalen of deze materialen kunnen worden geëxtraheerd voor menselijk gebruik. helium 3, bijvoorbeeld, wordt momenteel gebruikt in medische beeldvorming en cryogenics en is een mogelijke toekomstige brandstofbron.

Een gebrek aan magnetische afscherming betekent ook dat oude maanbodems records kunnen bevatten van vroegere zonnewindemissies. Het analyseren van kernen van bodemmonsters zou wetenschappers daarom een ​​beter inzicht kunnen geven in de evolutie van de zon.

"Met de achtergrond van ons onderzoek, wetenschappers kunnen beter nadenken over de volgende reeks maanexperimenten die moeten worden uitgevoerd, Tarduno zegt. "Deze experimenten kunnen zich richten op de huidige maanbronnen en hoe we ze zouden kunnen gebruiken, en ook op het historische record van wat er in de maanbodem vastzit."