Za pár let vyšle NASA astronauty na Měsíc poprvé od éry Apolla (1969-1972). Jako součást Program Artemis , dlouhodobým cílem je vytvořit nezbytnou infrastrukturu pro „trvalý program průzkumu Měsíce“. Příležitosti, které to přinese pro výzkum Měsíce, jsou hluboké a pravděpodobně povedou k novým objevům o formování a vývoji Měsíce.
Vědci zejména doufají, že prozkoumají dlouhodobou záhadu, zda Měsíc měl magnetosféru či nikoli. V očekávání toho, co by vědci mohli najít, zkoumal mezinárodní tým geofyziků pod vedením University of Rochester vzorky měsíčního materiálu přivezli astronauti Apolla. Na základě složení těchto vzorků tým určil, že měsíční dynamo má krátkou životnost.
Výzkum vedl John A. Tarduno, William R. Kenan Jr., profesor geofyziky a děkan výzkumu pro umění, vědy a inženýrství na University of Rochester. Připojili se k němu vědci z Rochesterského oddělení věd o Zemi a životním prostředí Ústav planetárních věd (PSI), Michiganská technologická univerzita (MTU), Geologický průzkum Japonska a univerzity v USA, Velké Británii, Kanadě a Francii.
Vzorky lunárního skla testované vědci z Rochesteru byly shromážděny během mise NASA Apollo 16 v roce 1972. (University of Rochester foto / J. Adam Fenster
V zájmu své studie tým zkoumal vzorky měsíčního skla z mladého impaktního kráteru (starého asi 2 miliony let). Tento dopad způsobil, že se materiál na povrchu smísil s materiálem v plášti, který pochází z doby krátce po vzniku Měsíce (asi před 4,5 miliardami let). V minulosti průzkum měsíčních hornin odhalil známky silné magnetizace podobné Zemi, což naznačuje vystavení magnetickému poli.
V případě Země je naše planetární magnetické pole (aka. magnetosféra) výsledkem geodynama hluboko v jádru naší planety. To je vytvořeno pohybem roztaveného vnějšího jádra kolem pevného vnitřního jádra, které generuje silné elektrické proudy, které tvoří magnetické pole Země. Vědci již nějakou dobu chápou, jakou důležitou roli hraje naše magnetické pole při udržování obyvatelnosti zde na Zemi.
Nebýt tohoto pole, byl by povrch naší planety bombardován intenzivním množstvím slunečního záření a kosmického záření. Interakce s nabitými částicemi ze Slunce (sluneční vítr) by navíc v průběhu eonů pomalu odstranila naši atmosféru (což se stalo na Marsu). Zatímco Měsíc dnes nemá žádné magnetické pole, o kterém by se dalo mluvit, kdysi ano, což vyvolává otázku, jak dlouho existoval.
Kromě toho mají vědci mnoho nevyřešených otázek o tom, jak mohl Měsíc udržet magnetické pole vzhledem ke své velikosti a hmotnosti. Jak Tarduno nedávno vysvětlil Rochester Newscenter uvolnění:
'Toto je nové paradigma pro měsíční magnetické pole.' Od misí Apollo existuje myšlenka, že Měsíc měl magnetické pole, které bylo stejně silné nebo dokonce silnější než magnetické pole Země asi před 3,7 miliardami let.
Jádro Měsíce je opravdu malé a bylo by těžké skutečně řídit takové magnetické pole. Navíc předchozí měření, která zaznamenávají vysoké magnetické pole, nebyla provedena pomocí experimentů s ohřevem. Použili jiné techniky, které nemusí přesně zaznamenat magnetické pole.“
Dílčí vzorek měsíčního skla je umístěn do čtvercové trubice z taveného křemene (vložka) o rozměrech 2 x 2 milimetry a poté analyzován pomocí laboratorního magnetometru supravodivého kvantového interferenčního zařízení (SQUID). Výsledky poskytují informace o měsíční půdě – a mohou pomoci informovat o nové vlně lunárních experimentů. Kredit: Fotografie University of Rochester / J. Adam Fenster
Po celá léta je Tarduno lídrem v oblasti paleomagnetismu, kde geofyzici studují vývoj magnetického pole Země, aby se dozvěděli více o planetární evoluci, změnách životního prostředí a o tom, jak spolu souvisí. Použití oxidu uhličitého (CO2) lasery, Tarduno a jeho tým zahřívali vzorky lunárního skla po krátkou dobu a poté měřili jejich magnetické signály pomocí vysoce citlivých supravodivých magnetometrů.
To jim umožnilo získat přesnější údaje o jejich magnetizaci, aniž by je změnily, což mohlo být faktorem v minulosti a vedlo k zavádějícím výsledkům. Bohužel vědci zjistili, že údaje, které získali, mohou být výsledkem dopadů meteoritů nebo komet, nikoli magnetického pole. Podobně jejich zkoumání dalších vzorků ukázalo, že mají potenciál zaznamenat silná magnetická pole podobná jádrovým dynamům.
Tyto vzorky však nevykazovaly žádnou magnetizaci, což je další známka toho, že Měsíc nikdy neměl dlouhotrvající magnetické pole. Řekl Tarduno:
„Jedním z problémů s měsíčními vzorky bylo, že magnetické nosiče v nich jsou docela náchylné ke změnám. . Zahříváním laserem neexistují žádné známky změn v našich měřeních, takže se můžeme vyhnout problémům, které lidé mohli mít v minulosti.
Pokud by na Měsíci bylo magnetické pole, všechny vzorky, které jsme studovali, by měly získat magnetizaci, ale nestalo se tak. To je docela průkazné, že Měsíc neměl dlouhotrvající pole dynama.'
Nová studie naznačuje, že magnetické pole Měsíce z dynama v jeho tekutém kovovém jádru (vnitřní červená koule) trvalo o 1 miliardu let déle, než se předpokládalo. Kredit: MIT/Hernán Cañellas/Benjamin Weiss
Tyto výsledky jsou v rozporu s předchozím výzkumem vedeným MIT Ústav věd o Zemi, atmosféře a planetách , kde analýza měsíčních hornin shromážděných Apollo 15 mise naznačila, že Měsíc měl magnetické pole ještě před 1 a 2,5 miliardami let. Předtím vědci teoretizovali, že magnetické pole Měsíce zmizelo asi 1 miliardu let po jeho vzniku (asi před 3 až 3,5 miliardami let).
Důsledky těchto zjištění jsou poměrně významné z hlediska našeho chápání složení a vývoje Měsíce. Bez ochrany magnetického pole by byl Měsíc citlivý na sluneční vítr, který by mohl způsobit implantaci těkavých sloučenin do měsíční půdy. Patří mezi ně uhlík, vodík, voda, ale také sloučeniny jako helium 3, kterých zde na Zemi není mnoho. Řekl Tarduno:
„Naše data naznačují, že bychom se měli dívat na horní hranici odhadů helia 3, protože nedostatek magnetického štítu znamená, že na měsíční povrch dopadá více slunečního větru, což má za následek mnohem hlubší rezervoáry helia 3, než si lidé dříve mysleli.
„Se zázemím, které poskytuje náš výzkum, mohou vědci lépe přemýšlet o další sérii lunárních experimentů, které mají provést. Tyto experimenty se mohou zaměřit na současné měsíční zdroje a na to, jak bychom je mohli využít, a také na historické záznamy toho, co je uvězněno v měsíční půdě.“
Ilustrace astronautů Artemis provádějících výzkum na povrchu Měsíce. Kredity: NASA
Když astronauti začnou provádět dlouhodobé pobyty na měsíčním povrchu, budou se muset pro podporu svých operací spoléhat na místní zdroje ledu a další zdroje – proces známý jako využití zdrojů in-situ (ISRU). Tento výzkum by mohl pomoci při informování terénního výzkumu, vytváření základní infrastruktury a uspokojování energetických potřeb. Například helium-3 se v současnosti používá pro lékařské zobrazování a kryogeniku a jednou by mohlo být použito jako palivo pro fúzní reaktory.
Krátkodobá magnetosféra také znamená, že měsíční povrch má komplexnější záznam emisí slunečního větru. To by mohlo vědcům umožnit rekonstruovat záznam sluneční aktivity a vývoje Slunce zkoumáním půd různých hloubek. Studie, která popisuje zjištění týmu, s názvem „ Absence dlouhověké měsíční paleomagnetosféry “ se nedávno objevilo v deníkuVědecké pokroky.
Další čtení: Rochesterská univerzita
