Нові наукові дослідження допомогли розв’язати давню загадку про магнітне поле Місяця, яка десятиліттями викликала суперечки серед учених. Протягом багатьох років дослідники не могли дійти згоди: чи мав природний супутник Землі потужне магнітне поле в ранній період своєї історії, приблизно 3,5–4 мільярди років тому, чи воно було слабким або майже відсутнім. Нове дослідження, проведене вченими з Оксфордського університету, показало, що обидві точки зору частково правильні.
Результати роботи, опубліковані в журналі Nature Geoscience, свідчать про те, що більшу частину часу магнітне поле Місяця було відносно слабким. Проте іноді виникали короткі, але дуже потужні сплески магнітної активності. У ці короткі періоди магнітне поле могло навіть перевищувати за силою сучасне магнітне поле Землі. Однак такі події тривали недовго — лише тисячі років або навіть десятки років, що у масштабах геологічної історії є миттю.
Щоб зрозуміти причину давніх суперечок, дослідники проаналізували зразки місячних порід, доставлені на Землю під час місій програми «Аполлон». Саме ці камені протягом десятиліть служили основним джерелом інформації про магнітну історію Місяця. Багато з них містили сліди сильного магнітного поля, що змусило деяких учених припустити, що колись Місяць мав стабільну потужну магнітну оболонку. Водночас інші дослідники вважали це малоймовірним, оскільки ядро Місяця відносно невелике — приблизно одна сьома його радіуса. Такий розмір ускладнює підтримання сильного магнітного динамо, подібного до земного.
Нове дослідження показало, що ключ до розгадки може ховатися у так званому ефекті вибірки. Усі шість пілотованих місій «Аполлон» приземлялися в подібних районах Місяця — переважно на відносно рівних базальтових рівнинах, відомих як «моря». Ці ділянки були обрані через безпечні умови для посадки. Однак саме там поширені вулканічні породи, багаті на титан. Саме ці породи, як з’ясували дослідники, найчастіше зберігають сліди короткочасних періодів сильного магнітного поля.
Під час аналізу хімічного складу так званих маре-базальтів учені помітили чітку закономірність. Усі зразки, які демонстрували сильну магнітну намагніченість, містили підвищений вміст титану. Натомість породи з низькою концентрацією цього елемента — менш ніж шість відсотків — завжди показували лише слабкі магнітні сигнали. Це вказує на прямий зв’язок між геологічними процесами всередині Місяця та тимчасовими сплесками його магнітної активності.
За однією з гіпотез дослідників, потужні магнітні поля могли виникати тоді, коли у надрах Місяця відбувалося плавлення матеріалу, багатого на титан. Такі процеси, ймовірно, відбувалися на межі між ядром і мантією супутника. Коли цей матеріал нагрівався і частково плавився, він міг тимчасово запускати механізм, здатний створювати сильне магнітне поле. Однак такі події були рідкісними і тривали недовго — максимум кілька тисяч років.
Таким чином, дослідники дійшли висновку, що Місяць більшу частину свого існування мав слабке магнітне поле, що узгоджується з сучасними теоріями про роботу планетарних магнітних динамо. А короткі періоди сильної магнітної активності були пов’язані з локальними геологічними процесами у глибинах супутника.
Комп’ютерне моделювання підтвердило, що вибір місць посадки місій «Аполлон» суттєво вплинув на попередні наукові висновки. Якби астронавти зібрали випадкові зразки з різних регіонів Місяця, існує велика ймовірність, що жоден із них не містив би слідів цих рідкісних магнітних сплесків. У такому разі вчені могли б дійти висновку, що Місяць узагалі ніколи не мав сильного магнітного поля.
Дослідники порівнюють цю ситуацію з гіпотетичною експедицією інопланетян на Землю. Якщо б вони висадилися лише кілька разів у подібних місцях, то також могли б отримати дуже обмежене уявлення про геологічну історію планети.
Нове відкриття має важливе значення для розуміння еволюції Місяця та процесів, що відбувалися в його надрах у ранній період існування Сонячної системи. Крім того, воно може допомогти краще планувати майбутні дослідження. Заплановані місії програми Artemis мають доставити нові зразки місячних порід із інших регіонів супутника. Це дасть змогу перевірити висунуту гіпотезу та отримати більш повну картину того, як змінювалося магнітне поле Місяця протягом мільярдів років.