Ongeveer vier miljard jaar geleden, de maan had een magnetisch veld dat ongeveer net zo sterk was als het magnetische veld van de aarde nu is. Hoe de maan, met een veel kleinere kern dan die van de aarde, zo'n sterk magnetisch veld had kunnen hebben, is een onopgelost probleem geweest in de geschiedenis van de evolutie van de maan.

Wetenschapper Aaron Scheinberg van Princeton, met Krista Soderlund van het Instituut voor Geofysica van de Universiteit van Texas, en Linda Elkins-Tanton van de Arizona State University, uiteengezet om te bepalen wat dit vroege magnetische veld van de maan kan hebben aangedreven. Hun resultaten en een nieuw model voor hoe dit kan zijn gebeurd, zijn onlangs gepubliceerd in Aardse en planetaire wetenschapsbrieven .

Een nieuw model

Het magnetische veld van de aarde beschermt onze planeet door het grootste deel van de zonnewind af te buigen, waarvan de geladen deeltjes anders de ozonlaag zouden verwijderen die de aarde beschermt tegen schadelijke ultraviolette straling.

Terwijl het aardmagnetisch veld wordt opgewekt door de bewegingen van de convecterende vloeibare metalen buitenste kern, bekend als de dynamo, de kern van de maan is te klein om een ​​magnetisch veld van die grootte te hebben voortgebracht.

Dus, het onderzoeksteam stelde een nieuw model voor hoe het magnetische veld aardachtige niveaus had kunnen bereiken. In dit scenario, de dynamo wordt niet aangedreven door de kleine metalen kern van de maan, maar door een zware laag gesmolten (vloeibaar) gesteente dat er bovenop zit.

In dit voorgestelde model de onderste laag van de mantel van de maan smelt en vormt een metaalrijke "basale magma-oceaan" die bovenop de metalen kern van de maan zit. Convectie in deze laag drijft dan de dynamo aan, het creëren van een magnetisch veld.

"Het idee van een basale magma-oceaandynamo was voorgesteld voor het vroege magnetische veld van de aarde, en we realiseerden ons dat dit mechanisme ook belangrijk kan zijn voor de maan, ", zegt co-auteur Soderlund.

Soderlund legt verder uit dat er vandaag de dag nog steeds een gedeeltelijk gesmolten laag bestaat aan de basis van de maanmantel. "Een sterk magnetisch veld is gemakkelijker te bereiken aan het oppervlak van de maan als de dynamo in de mantel werkt in plaats van in de kern, " ze zegt, "omdat de magnetische veldsterkte snel afneemt naarmate het verder van het dynamogebied verwijderd is."

In simulaties van de kerndynamo van de maan uitgevoerd door het team, ze bleven ontdekken dat de onderste laag van de mantel van de maan oververhit en smolt. aanvankelijk, ze probeerden zich te concentreren op gevallen zonder te smelten die gemakkelijker te modelleren waren, maar waren uiteindelijk van mening dat het smeltproces de sleutel was tot hun nieuwe model.

"Toen we dat smelten als een kenmerk begonnen te zien, in plaats van een fout, " zegt Scheinberg, "de stukken begonnen in elkaar te passen en we vroegen ons af of het smelten dat we in de modellen zagen een metaalrijke magma-oceaan zou kunnen produceren om het sterke vroege veld van stroom te voorzien."

Een later zwak magnetisch veld

Verderop in de evolutie van de maan (ongeveer 3,56 miljard jaar geleden), er zijn ook aanwijzingen dat het sterke magnetische veld dat rond de maan bestond uiteindelijk een zwak magnetisch veld werd, een die tot relatief recent voortduurde. Het nieuwe model van het team kan ook helpen dit fenomeen te verklaren.

"Ons model biedt een elegante potentiële oplossing, " zegt Scheinberg. "Toen de maan afkoelde, de magma-oceaan zou zijn gestold, terwijl de kerndynamo het latere zwakke veld zou zijn blijven creëren."

"We zijn enthousiast over dit resultaat omdat het fundamentele observaties over de maan verklaart - het is vroeg, sterk magnetisch veld en de daaropvolgende verzwakking en vervolgens verdwijning - met behulp van eerste-ordeprocessen die al worden ondersteund door andere waarnemingen, ", voegt co-auteur Elkins-Tanton toe.

Naast het bieden van een nieuw model om van te bouwen, dit onderzoek kan ook een beter begrip opleveren van de opwekking van planetaire magnetische velden elders in ons zonnestelsel en daarbuiten.

"Basale magma oceaan dynamo's, zoals die in ons model, misschien een veelvoorkomend verschijnsel zijn geweest op rotsachtige planeten zoals de aarde en Mars, ’, zegt Scheinberg.