معمای میدان مغناطیسی ماه حل شد

دانشمندان با استفاده از شبیه‌سازی‌ها در یک مطالعه جدید، معمای مغناطیس ماه را حل کردند.

به گزارش ایسنا، این یک واقعیت شناخته‌شده است که ماه میدان مغناطیسی ندارد. با وجود این، برخی از سنگ‌های ماه که توسط فضانوردان ماموریت «آپولو»(Apollo) به زمین آمده‌اند و همچنین سنگ‌هایی که توسط فضاپیماهای در حال گردش در سمت دور ماه مشاهده شده‌اند، به طرز شگفت‌انگیزی مغناطیسی هستند.

به نقل از آی‌ای، اگر خود ماه مغناطیسی نیست، چگونه سنگ‌های آن می‌توانند مغناطیسی باشند؟ این سوال دهه‌ها دانشمندان را متحیر کرده است. دانشمندان «موسسه فناوری ماساچوست»(MIT) در یک مطالعه جدید، یک توضیح منطقی را ارائه داده‌اند. آنها با استفاده از شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای، سناریویی را کشف کردند که در آن برخورد یک سیارک با میدان مغناطیسی ضعیف ماه، میدان مغناطیسی را تقویت کرده است. این تقویت به اندازه‌ای بوده است که سنگ‌های نزدیک بتوانند نشانه‌های مغناطیسی آن را ثبت و ضبط کنند.

«آیزاک نارت»(Isaac Narrett) پژوهشگر ارشد این مطالعه و دانشجوی فارغ‌التحصیل موسسه فناوری ماساچوست گفت: بخش‌های بزرگی از مغناطیس ماه هنوز بدون توضیح باقی مانده‌اند اما بیشتر میدان‌های مغناطیسی قوی را که توسط فضاپیماهای در حال گردش اندازه‌گیری می‌شوند، می‌توان با این فرآیند به ویژه در سمت دور ماه توضیح داد.

ماه میدان مغناطیسی خاص خود را داشت

این معما با نمونه‌های قمری و داده‌های ماهواره‌ای که نشان‌دهنده وجود مغناطیس قوی به ویژه در سمت دور ماه بود، آغاز شد. مغناطیس در سیارات یا قمرها توسط یک سازوکار «نظریه دینامو»(Dynamo theory) توضیح داده می‌شود. این فرآیندی است که در آن حرکت مواد مذاب و رسانای الکتریکی درون هسته یک سیاره، میدان مغناطیسی ایجاد می‌کند. با وجود این، ماه با هسته بسیار کوچکتر و خنک‌تر خود نباید قادر به تولید میدانی به اندازه کافی قوی برای توضیح مغناطیس مشاهده‌شده در برخی از سنگ‌هایش باشد.

نظریه‌های قبلی سعی داشتند این ناهنجاری را با این استدلال توضیح دهند که یک میدان مغناطیسی بیرونی مانند میدان مغناطیسی خورشید می‌تواند در طول یک برخورد بزرگ سیارکی تقویت شده باشد. با وجود این، هنگامی که دانشمندان این ایده را در سال ۲۰۲۰ آزمایش کردند، شبیه‌سازی‌ها نشان داد که میدان خورشیدی برای توجیه سنگ‌های مغناطیسی‌شده بسیار ضعیف است.

پژوهشگران این مطالعه، رویکرد متفاوتی را اتخاذ کردند. فرضیه آنها این بود که ماه زمانی میدان مغناطیسی ضعیفی از خود داشته و آن میدان مغناطیسی توسط یک دینام داخلی تغذیه می‌شده است. سپس آنها پرسیدند که ممکن است یک برخورد سیارکی بزرگ، یک ابر پلاسمایی داغ و به اندازه کافی قدرتمند ایجاد کرده باشد که این میدان مغناطیسی ضعیف را گسترش داده باشد؟

معمای مغناطیسی ماه حل شد

پژوهشگران با استفاده از شبیه‌سازی‌های پیشرفته در پلتفرم محاسباتی موسسه فناوری ماساچوست، سناریوی مورد نظر را شبیه‌سازی کردند. آنها دریافتند که چنین برخوردی، مواد روی سطح را تبخیر می‌کند و یک ابر پلاسما ایجاد می‌کند که در اطراف ماه جریان می‌یابد و در سمت دور آن متمرکز می‌شود. این مکان دقیقاً جایی است که سنگ‌های بسیار مغناطیسی یافت شدند. در آنجا پلاسما، میدان مغناطیسی ضعیف ماه را فشرده می‌کند و قدرت آن را برای مدت کوتاهی افزایش می‌دهد.

با وجود این، شبیه‌سازی‌ها نشان می‌دهند که این افزایش مغناطیسی تنها حدود ۴۰ دقیقه طول می‌کشد. پس چگونه سنگ‌ها توانستند چنین نشانه‌های مغناطیسی طولانی‌مدتی را ثبت کنند؟

پژوهشگران می‌گویند که این برخورد، امواج لرزه‌ای قدرتمندی را نیز به ماه فرستاد. هنگامی که این امواج در زمان اوج میدان مغناطیسی به سنگ‌ها برخورد کردند، الکترون‌های سنگ‌ها را هل دادند و به آنها کمک کردند تا با میدان موقت همسو شوند. با محو شدن میدان، الکترون‌ها در جای خود ثابت ماندند و یک نیروی مغناطیسی را در خود نگه داشتند.

«رونا اوران»(Rona Oran) پژوهشگر این مطالعه و فیزیکدان پلاسما در موسسه فناوری ماساچوست گفت: برای چندین دهه، معمایی درباره مغناطیس ماه وجود داشته است. سوال اصلی این بوده که این مغناطیس از برخوردها ناشی می‌شود یا از یک دینام و در اینجا ما می‌گوییم این مسئله ناشی از هر دو است. این یک فرضیه قابل آزمایش است که نتیجه مناسبی داشته است.

مغناطیس از دست رفته ماه چه اهمیتی دارد؟

این پژوهش نه تنها یک معمای قمری را حل می‌کند، بلکه دریچه جدیدی را به چگونگی عملکرد مغناطیس در سایر اجرام آسمانی باز می‌کند. این مکانیسم می‌تواند برای سیارات دیگر مانند مریخ یا عطارد که میدان‌های مغناطیسی ناهمواری را نشان می‌دهند اما امروزه دینام‌های فعالی ندارند، اعمال شود. به علاوه، دانشمندان با استفاده از این رویکرد ممکن است بتوانند اطلاعات بیشتری را درباره فضای داخلی و گذشته اجرام آسمانی کسب کنند.

با وجود این، تاکنون نتایج این مطالعه براساس شبیه‌سازی بوده‌اند. پژوهشگران این مطالعه برای تأیید نظریه خود، به نمونه‌های سنگ واقعی از سمت دور ماه نیاز دارند. ماموریت‌های آینده ناسا ممکن است در نهایت بتوانند این نمونه‌ها را به دست بیاورند.

این مطالعه در مجله «Science Advances» منتشر شده است.

*