Магнитное поле Луны В ы п о л н и л и: Зайцева Елизавета (210 гр. ) Спицын Сергей ( 210 гр. )
Внутренняя структура Луна имеет геохимически различную кору, мантию и ядро. Оболочка внутреннего ядра богата железом, она имеет радиус 240 км, жидкое внешнее ядро состоит в основном из жидкого железа с радиусом примерно 300— 330 километров. Вокруг ядра находится частично расплавленный пограничный слой с радиусом около 480— 500 километров[. Лунная кора имеет в среднем толщину ~ 50 км.
Кратер, образовавшийся при падении на Луну последней ступени «Аполлон-13» Данные выводы удалось получить благодаря четырем сейсмографам, оставленным на поверхности луны экспедициями «Аполлон-12» , «Апполон-14» , «Аполлон-15» и «Апполлон 16» . Первые данные о строении Луны удалось получить после «неудачной» экспедиции «Аполлона-13» , когда последняя ступень ракеты - носителя должна была выйти на траекторию столкновения с луной для создания сейсмических волн. От удара 15 -тонной ступени возникли колебания, продолжавшиеся 4 часа (из-за отсутствия воды). (Для сравнения: на земле фиксация взрывов и землетрясений на расстоянии сотен километров от эпицентра длится не более минуты на скальных грунтах. ) Повторный анализ колебаний показал, что луна имеет очень толстую кору и скальную мантию под ней. Еще глубже находится железосодержащее ядро, которое, вероятно, состоит из твердой внутренней части и наружного жидкого слоя.
Измерения интенсивности магнитного поля Луны, произведенные непосредственно на ее поверхности во время миссий Apollo и позднее — на образцах лунных пород, доставленных на Землю, показали, что Луна обладает собственным слабым магнитным полем (в сотни раз слабее, чем у Земли). В отличие от Земли, магнитное поле которой генерируется за счет конвективных течений в жидкой части железного ядра (так называемое геодинамо), современное магнитное поле Луны связано с ее корой, оно не генерируется каким то постоянным источником, а является остаточным, т. е. зафиксировано в магнитных минералах лунных пород. Лунный магнитометр, использованный во время исследований Луны миссиями Apollo 12, 15 и 16. (Lunar and Planetary Institute NASA)
Существует две гипотезы, объясняющие возникновение остаточной намагниченности в лунных породах. Первая. По аналогии с геодинамо предполагает, что лунные магмы остывали в присутствии собственного постоянного магнитного поля, генерируемого в лунном ядре. Эта гипотеза требует наличия металлического ядра у Луны. Имеющиеся данные не противоречат тому, что у нее есть железное ядро, однако оно значительно меньше в пропорции относительно других планет, что затрудняет формирование собственного динамо Вторая. Измеряемая сегодня остаточная намагниченность связана с падением метеоритов. Эта гипотеза также требует существования магнитного поля в момент падения метеорита, но это магнитное поле не обязательно должно быть внутреннего происхождения, оно может быть внешним, например связанным с солнечным ветром или внешним полем, усиленным за счет плазмы, образуемой при столкновении метеорита с поверхностью.
Обе гипотезы были неоднократно проверены в лабораторных условиях. Первая. Йэн Гэррик-Бетелл и его коллеги из американских Массачусетского технологического института и Калифорнийского университета в Беркли провели изотопный и магнитный анализ троктолита 76535, не подвергавшегося сильному ударному воздействию в течение своей жизни. Его возраст составляет примерно 4, 2 миллиарда лет. Сначала камень был помещен в специальную изолированную комнату, где пролежал несколько месяцев. Это было сделано для того, чтобы с образца сошли "короткоживущие" магнитные поля, возникшие во время его хранения на Земле. После этого камень поместили в переменное магнитное поле и при помощи высокоточного роботизированного манипулятора провели замеры параметров магнитных "откликов" в различных участках образца. Анализ собранных данных показал, что в прошлом камень подвергался длительному воздействию магнитного поля. Используя измерения магнитного поля и соотношения изотопов аргона 40 Ar/39 Ar, учёные восстановили температурную историю остывания этого фрагмента породы и пришли к выводу, что в своей ранней юности, через 300 миллионов лет после образования из материала, выброшенного с поверхности Земли при столкновении последней с крупным космическим телом, Луна обладала магнитным полем напряжённостью минимум в 0, 01 Гаусс.
Вторая. В данном исследовании породы намагничивались в условиях контролируемого внешнего магнитного поля в диапазоне давлений от 0, 1 до 2 ГПа (разное давление является аналогом гипотетических метеоритов разного диаметра и скорости столкновения). Давление создавалось двумя методами - при помощи лазера и гидростатическим прессом. В первом случае моделировалось возникновение намагниченности в условиях сжатия из -за ударной волны, а во втором — из-за возникающего пьезо-эффекта при постоянном сжатии. На рисунке показана зависимость приобретаемой намагниченности от давления, создаваемого лазером Зависимость намагниченности образца лунной породы в экспериментах, в которых давление создавалось и гидростатическим прессом (квадраты, залитые и открытые квадраты для давлений 0, 9 и 1, 8 ГПа, соответственно) В обоих случаях собственно намагниченность породами приобреталась при снятии давления. На рисунке показаны экспериментальные зависимости, полученные для одного из изученных образцов лунной породы. Приобретенная намагниченность линейно зависит как от интенсивности окружающего магнитного поля, так и от экспериментально создаваемого давления. Иными словами, породы Луны действительно могли намагничиваться в результате падения метеоритов.
Экспериментальные данные позволили также оценить, что при ударном воздействии максимальная намагниченность, которую приобретают лунные породы, примерно соответствует одной трети от намагниченности, приобретаемой при остывании магмы. Два из трех изученных образца лунных пород указывают на то, что они приобрели намагниченность в результате ударного воздействия, а данные по еще одному образцу более согласуются с приобретением намагниченности при его медленном остывании. Причем во всех случаях фиксируемая палеоинтенсивность магнитного поля не противоречит существованию на Луне магнитного поля, генерируемого внутренним динамо. Троктолит 76535. Фото NASA
Переменные поля, порождаемые электрическими токами, текущими в недрах Луны, имеют не местный характер, а охватывают всю Луну. Эти поля быстро, за десятки секунд, растут и убывают в соответствии с изменениями магнитного поля солнечного ветра. Свойства индуцированных лунных полей зависят от проводимости лунных недр, а последняя, в свою очередь, тесно связана с температурой этих недр. Поэтому данные об этих полях могут быть использованы для определения внутренней температуры Луны. Расчеты показали, что на глубине, составляющей половину радиуса, температура составляет всего 1000 °С, т. е. Луна много холоднее Земли. Это хорошо увязывается с ее низкой сейсмической активностью. Карта магнитного поля Луны у ее поверхности, составленная по данным зонда Lunar Prospector.
Список Литературы: Early Lunar Magnetism Ian Garrick-Bethell, Benjamin P. Weiss, David L. Shuster, and Jennifer Buz Science 16 January 2009 Science Illustrated № 13 (18) 2011 Henning Dallhoff Фотографии: http: //nasa. gov NASA Research Team Reveals Moon Has Earth-like Core 01. 06. 11 http: //ru. wikipedia. org/wiki/Луна
