المفارقة المغناطيسية للقمر
القمر هو أحد الأجرام القليلة في النظام الشمسي المعروفة على نطاق واسع بأنها لا تمتلك مجالاً مغناطيسياً عالمياً. بخلاف الأرض، التي تولد magnetosphere واقية من خلال تأثير dynamo يحركه اللب الحديدي المذاب، يفتقر القمر إلى الديناميكيات الداخلية النشطة اللازمة للحفاظ على مثل هذا المجال. هذا الغياب يعرض سطح القمر مباشرة للرياح الشمسية - تيار مستمر من الجسيمات المشحونة التي تزيل أي آثار للغلاف الجوي وتشحن جزيئات الغبار الخطرة في regolith القمر.
ومع ذلك، لمدة حوالي 60 سنة، عرف العلماء أن القصة ليست بسيطة تماماً. تُظهر مناطق محلية معينة على سطح القمر ارتفاعات مفاجئة في قوة المجال المغناطيسي - يقيس بعضها ما يصل إلى 10 مرات أقوى من المغنطة الخلفية. تم كشف هذه الشذوذات لأول مرة بواسطة magnetometers على متن بعثات Apollo والمركبات الآلية اللاحقة، وقد أربكت علماء الكواكب منذ ذلك الحين. وقد حددت دراسة جديدة الآن مصدرها، محلة واحدة من الأسئلة المفتوحة الأطول أمداً في علم القمر.
كيف تبدو الشذوذات
الشذوذات المغناطيسية للقمر ليست موحدة. إنها تتجمع في مناطق محددة - خاصة على النقاط المقابلة لعدة أحواض تأثير كبيرة - وتختلف في القوة والمدى المكاني. يرتبط بعض الشذوذات الأقوى بميزات تسمى القمرية swirls: بقع مضيئة غامضة على السطح يبدو أنها كانت محمية جزئياً من space weathering. طالما اقترح الارتباط بين الشذوذات المغناطيسية والدوامات وجود ارتباط، لكن الآلية الفيزيائية التي تربطها كانت موضوع نقاش لعقود.
تم اقتراح عدة فرضيات متنافسة. اقترحت إحدى الفرضيات أن الشذوذات تمثل مغنطة بقايا من فترة كان فيها للقمر dynamo عام نشط. ربطت أخرى الشذوذات بالتأثيرات، مقترحة أن plasma عالي السرعة الناتج عن strikes كبير للنيازك قد يكون قد مغنطس الصخور في ejecta blankets. ركزت ثالثة على تفاعل الرياح الشمسية مع أي مجالات مولدة محلياً.
الحل
تنسب الأبحاث الجديدة الشذوذات بشكل أساسي إلى مغنطة ejecta التأثير - الصخور والمواد الدقيقة المقذوفة بواسطة تأثيرات تشكيل الأحواض الكبيرة التي هبطت في أنماط هندسية محددة متسقة مع توزيعات الشذوذ المرصودة. استخدم الباحثون قياسات المجال المغناطيسي المداري، وبيانات طبوغرافية، والنمذجة الحسابية لإثبات أن أقوى الشذوذ تتوافق مع أنماط الترسب ejecta المتوقعة من عدة تأثيرات قديمة رئيسية.
عندما يضرب impactor كبير القمر بسرعة عالية، فإنه يولد سحابة plasma متسعة بسرعة تحمل الطاقة الحركية للتأثير. يحتوي هذا plasma على مجاله المغناطيسي العابر الخاص به. مع توسع البلازما وبرودتها، فإنها تمغنط مادة ejecta قبل أن ينهار المجال - مما يجمد سجل ذلك المجال اللحظي في الصخور. والنتيجة هي منطقة محلية ومغنطسة بقوة تستمر طويلاً بعد التأثير نفسه.
توضح هذه الآلية كلاً من مواقع وأنماط الشذوذ المكانية. تحدث التركيزات antipodal لأن ejecta من التأثيرات الهائلة يمكن أن تسافر إلى الجانب الآخر من القمر، حيث تنتج الودائع المتقاربة مغنطة مركزة. تظهر الدوامات لأن mini-magnetospheres التي ينشئها هذه الشذوذات تحرف جزئياً الرياح الشمسية، مما يقلل space weathering على بقع السطح المحمية ويترك لوناً مميزاً ساطعاً.
الآثار المترتبة على استكشاف القمر في المستقبل
فهم الشذوذات المغناطيسية للقمر ليس مجرد أكاديمي. لقد ركز برنامج Artemis والخطط للوجود البشري المستدام على القمر اهتماماً كبيراً على بيئة الإشعاع على سطح القمر. بدون magnetosphere عام، يتعرض المستكشفون البشريون والبنية التحتية السطحية لأحداث جزيئات الطاقة الشمسية وأشعة كونية galactic. قد يؤثر تحديد المناطق حيث توفر الشذوذات المحلية حتى حماية جزئية على اختيار الموقع للقواعد المستقبلية.
تتعرض مناطق swirls القمرية - المرتبطة بأقوى الشذوذات المغناطيسية - إلى space weathering أقل وقد يكون لها كيمياء سطح مختلفة إلى حد ما عن regolith النموذجي. يعتبر توصيف هذه المناطق أولوية لتخطيط المهمة بغض النظر عما إذا كانت تأثير الحماية كافياً لتقليل بمعنى كبير التعرض للإشعاع لطاقم السطح.
يضيف حل اللغز البالغ 60 سنة أيضاً قطعة إلى اللغز الأكبر للتاريخ الجيولوجي والمغناطيسي للقمر - بما في ذلك الأسئلة حول متى كان dynamo القمري يعمل، وكم كان قوياً، وما الذي دفع إغلاقه في النهاية. كل سؤال تمت الإجابة عليه حول magnetism القمر يفتح طرقاً جديدة لفهم النظام الشمسي المبكر والعمليات التي شكلت الأجرام الكوكبية عبر مليارات السنين.
تستند هذه المقالة إلى التقارير من Phys.org. اقرأ المقالة الأصلية.