Nuova teoria sul misterioso magnetismo della Luna
Un nuovo studio rivela come la Luna possa essere stata un potere magnetico occasionale all’inizio della sua storia, una domanda che ha confuso i ricercatori sin dai tempi del programma Apollo.
Le rocce ritornate sulla Terra durante il programma lunare con equipaggio della NASA dal 1968 al 1972 hanno fornito volumi di informazioni sulla storia della Luna, ma sono state anche la fonte di un mistero duraturo.
L’analisi delle rocce ha rivelato che alcune sembravano essersi formate in presenza di un forte campo magnetico, rivaleggiando con quello della Terra. Ma non era chiaro come un corpo delle dimensioni della Luna potesse aver generato un campo magnetico così forte.
Ora, la ricerca guidata da un geoscienziato della Brown University negli Stati Uniti propone una nuova spiegazione per il mistero magnetico della Luna. Lo studio, pubblicato su Nature Astronomy, mostra che gigantesche formazioni rocciose che affondano nel mantello lunare potrebbero aver prodotto il tipo di convezione interna che genera forti campi magnetici.
I processi potrebbero aver prodotto forti campi magnetici in modo intermittente durante i primi miliardi di anni della storia della Luna, hanno detto i ricercatori.
“Tutto ciò che abbiamo pensato su come vengono generati i campi magnetici nei nuclei planetari ci dice che un corpo delle dimensioni della Luna non dovrebbe essere in grado di generare un campo forte come quello terrestre”, ha spiegato Alexander Evans, assistente professore di Terra, scienze ambientali e planetarie alla Brown e coautrice dello studio con Sonia Tikoo della Stanford University.
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“Ma invece di pensare a come alimentare un forte campo magnetico continuamente per miliardi di anni”, ha continuato, “forse c’è un modo per ottenere un campo ad alta intensità in modo intermittente. Il nostro modello mostra come ciò può accadere ed è coerente con ciò che sappiamo sull’interno della Luna”.
I corpi planetari producono campi magnetici per mezzo di ciò che è noto come dinamo centrale. La lenta dissipazione del calore provoca la convezione di metalli fusi nel nucleo di un pianeta.
La costante agitazione di materiale elettricamente conduttivo è ciò che produce un campo magnetico. È così che si forma il campo magnetico terrestre, che protegge la superficie dalle radiazioni più pericolose del sole.
La Luna attualmente è priva di un campo magnetico e i modelli del suo nucleo suggeriscono che probabilmente era troppo piccola e mancava della forza convettiva per aver mai prodotto un campo magnetico forte e continuo. Affinché un nucleo abbia una forte convezione, deve dissipare molto calore.
Nel caso della prima Luna, ha osservato Evans, il guscio che circonda il nucleo non era molto più freddo del nucleo. Dal momento che il calore non aveva un posto dove andare, non c’era molta convezione, ma questo nuovo studio mostra come le rocce che affondano avrebbero potuto fornire impulsi convettivi intermittenti.
La storia di queste pietre che affondano inizia pochi milioni di anni dopo la formazione della Luna. All’inizio della sua storia, si crede che fosse coperto da un oceano di roccia fusa.
Quando il vasto oceano di magma iniziò a raffreddarsi e solidificarsi, minerali come olivina e pirosseno, più densi del magma liquido, affondarono sul fondo, mentre minerali meno densi come l’anortosite galleggiarono fino a formare la crosta.
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Il magma liquido rimanente era ricco di titanio, nonché di elementi che producono calore come torio, uranio e potassio, quindi ci volle un po’ più di tempo per solidificarsi. Quando questo strato di titanio si è finalmente cristallizzato appena sotto la crosta, era più denso dei minerali che si erano solidificati in precedenza. Nel corso del tempo, le formazioni di titanio sono affondate attraverso la roccia meno densa del mantello sottostante, un processo noto come ribaltamento gravitazionale.
Per questo nuovo studio, Evans e Tikoo hanno modellato la dinamica di come quelle formazioni di titanio sarebbero affondate, così come l’effetto che avrebbero potuto avere quando avrebbero finalmente raggiunto il nucleo della Luna.
L’analisi, basata sull’attuale composizione della Luna e sulla viscosità stimata del mantello, ha mostrato che le formazioni si sarebbero probabilmente frantumate in chiazze larghe fino a 60 chilometri e sarebbero affondate a intermittenza nel corso di circa un miliardo di anni.
Secondo i ricercatori, quando ciascuno di questi punti ha toccato il fondo, avrebbe dato una grande scossa alla dinamo al centro della Luna. Trovandosi appena sotto la crosta lunare, le formazioni di titanio avrebbero avuto una temperatura relativamente bassa, molto più alta della temperatura interna stimata compresa tra 2.600 e 3.800 gradi Fahrenheit.
Quando i punti freddi sono entrati in contatto con il nucleo caldo dopo l’affondamento, la discrepanza di temperatura avrebbe determinato un aumento della convezione del nucleo, sufficiente a generare un campo magnetico sulla superficie lunare forte o addirittura più forte di quello terrestre.
“Puoi pensarlo un po’ come una goccia d’acqua che colpisce una padella calda”, ha detto Evans. Hai qualcosa di molto freddo che tocca il nucleo e improvvisamente può fuoriuscire molto calore. Ciò fa aumentare l’agitazione al suo interno, il che fornisce campi magnetici intensi a intermittenza.
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I ricercatori hanno affermato che potrebbero esserci stati fino a 100 di questi eventi di discesa durante il primo miliardo di anni di esistenza della Luna, ognuno dei quali avrebbe potuto produrre un forte campo magnetico della durata di un secolo circa.
Evans ha sottolineato che il modello magnetico intermittente spiega non solo la forza della firma magnetica trovata nei campioni di roccia dell’Apollo, ma anche il fatto che variano ampiamente nella collezione dell’Apollo, con alcuni che hanno forti firme magnetiche mentre altri hanno forti firme magnetiche. no.
“Questo modello è in grado di spiegare sia l’intensità che la variabilità che vediamo nei campioni Apollo, qualcosa che nessun altro modello è stato in grado di fare”, ha detto Evans. “Ci dà anche alcuni limiti di tempo per la fusione di questo materiale in titanio, il che ci dà un quadro migliore della prima evoluzione della Luna”.
L’idea è anche abbastanza testabile, ha aggiunto. Implica che sulla Luna avrebbe dovuto esserci uno sfondo magnetico debole che era punteggiato da questi eventi ad alta resistenza. Ciò dovrebbe essere evidente nella collezione Apollo – mentre le forti firme magnetiche nei campioni di programmi spaziali sporgono come un pollice dolorante, nessuno ha davvero cercato firme più deboli, ha detto Evans.
La presenza di quelle firme deboli accanto a quelle forti darebbe una grande spinta a questa nuova idea, che potrebbe finalmente porre fine al mistero magnetico della Luna, ha concluso.
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