Nueva evidencia de rocas lunares antiguas sugiere que una dínamo activa una vez se agitó dentro del núcleo metálico fundido de la luna, generando un campo magnético que duró al menos mil millones de años más de lo que se pensaba. Los dínamos son generadores naturales de campos magnéticos alrededor de los cuerpos terrestres, y están alimentados por la agitación de fluidos conductores dentro de muchas estrellas y planetas. En un artículo publicado hoy en Avances de la ciencia , Investigadores del MIT y la Universidad de Rutgers informan que una roca lunar recolectada por la misión Apolo 15 de la NASA muestra signos de que se formó hace entre 1 y 2500 millones de años en presencia de un campo magnético relativamente débil de aproximadamente 5 microteslas. Eso es alrededor de 10 veces más débil que el campo magnético actual de la Tierra, pero sigue siendo 1, 000 veces más grandes que los campos en el espacio interplanetario de hoy.

Muchos años atrás, los mismos investigadores identificaron rocas lunares de 4 mil millones de años que se formaron bajo un campo mucho más fuerte de alrededor de 100 microteslas, y determinaron que la fuerza de este campo se redujo precipitadamente hace unos 3 mil millones de años. En el momento, los investigadores no estaban seguros de si la dínamo de la luna, el campo magnético relacionado, se extinguió poco después o permaneció en un estado debilitado antes de disiparse por completo.

Los resultados informados hoy apoyan el último escenario:después de que el campo magnético de la luna disminuyó, no obstante, persistió durante al menos otros mil millones de años, existiendo por un total de al menos 2 mil millones de años.

El coautor del estudio, Benjamin Weiss, profesor de ciencias planetarias en el Departamento de Tierra del MIT, Ciencias Atmosféricas y Planetarias (EAPS), dice que esta nueva vida útil prolongada ayuda a identificar los fenómenos que impulsaron la dínamo de la luna. Específicamente, Los resultados plantean la posibilidad de dos mecanismos diferentes, uno que puede haber impulsado un dínamo mucho más fuerte, y un segundo que mantuvo el núcleo de la luna hirviendo a un hervor mucho más lento hacia el final de su vida.

"El concepto de un campo magnético planetario producido por el movimiento de metal líquido es una idea que en realidad tiene solo unas pocas décadas de antigüedad, "Dice Weiss." Lo que impulsa este movimiento en la Tierra y otros cuerpos, particularmente en la luna, no se comprende bien. Podemos resolver esto conociendo la vida útil de la dínamo lunar ".

Los coautores de Weiss son la autora principal Sonia Tikoo, un ex estudiante de posgrado del MIT que ahora es profesor asistente en Rutgers; David Shuster de la Universidad de California en Berkeley; Clément Suavet y Huapei Wang de EAPS; y Timothy Grove, el profesor R.R. Schrock de Geología y director asociado de EAPS.

Grabadoras vidriosas de Apolo

Dado que los astronautas del Apolo de la NASA trajeron muestras de la superficie lunar, Los científicos han descubierto que algunas de estas rocas son "registradoras" precisas del antiguo campo magnético de la Luna. Tales rocas contienen miles de pequeños granos que, como agujas de brújula, alineados en la dirección de los campos antiguos cuando las rocas cristalizaron hace eones. Estos granos pueden dar a los científicos una medida de la antigua fuerza de campo de la luna.

Hasta hace poco, Weiss y otros no habían podido encontrar muestras de mucho menos de 3.200 millones de años que pudieran registrar con precisión los campos magnéticos. Como resultado, solo habían podido medir la fuerza del campo magnético de la luna entre 3,2 y 4,2 mil millones de años atrás.

"El problema es, hay muy pocas rocas lunares que tengan menos de 3 mil millones de años, porque en ese entonces la luna se enfrió, El vulcanismo cesó en gran medida y, junto con eso, formación de nuevas rocas ígneas en la superficie lunar, "Weiss explica." Así que no había muestras jóvenes que pudiéramos medir para ver si había un campo después de 3 mil millones de años ".

Hay, sin embargo, una pequeña clase de rocas traídas de las misiones Apolo que se formaron no a partir de antiguas erupciones lunares sino a partir de impactos de asteroides más adelante en la historia de la luna. Estas rocas se derritieron por el calor de tales impactos y se recristalizaron en orientaciones determinadas por el campo magnético de la luna.

Weiss y sus colegas analizaron una de esas rocas, conocido como muestra del Apolo 15 15498, que se recopiló originalmente el 1 de agosto, 1971, desde el borde sur del cráter Dune de la luna. La muestra es una mezcla de minerales y fragmentos de roca, soldados entre sí por una matriz vítrea, cuyos granos conservan registros del campo magnético de la luna en el momento en que se ensambló la roca.

"Descubrimos que este material vítreo que suelda elementos entre sí tiene excelentes propiedades de grabación magnética, "Dice Weiss.

Hornear rocas

El equipo determinó que la muestra de roca tenía entre 1 y 2500 millones de años, mucho más joven que las muestras que analizaron anteriormente. Desarrollaron una técnica para descifrar el antiguo campo magnético registrado en la matriz vítrea de la roca midiendo primero las propiedades magnéticas naturales de la roca utilizando un magnetómetro muy sensible.

Luego expusieron la roca a un campo magnético conocido en el laboratorio, y calentó la roca hasta acercarla a las temperaturas extremas en las que se formó originalmente. Midieron cómo cambiaba la magnetización de la roca a medida que aumentaba la temperatura circundante.

"Ves cómo se magnetiza al calentarse en ese campo magnético conocido, luego compara ese campo con el campo magnético natural que midió de antemano, y a partir de eso puedes averiguar cuál era la antigua fuerza de campo, "Weiss explica.

Los investigadores tuvieron que hacer un ajuste significativo al experimento para simular mejor el entorno lunar original. y en particular, su atmósfera. Si bien la atmósfera de la Tierra contiene alrededor del 20 por ciento de oxígeno, la luna solo tiene rastros imperceptibles del gas. En colaboración con Grove, Suavet construyó un personalizado, horno privado de oxígeno para calentar las rocas, evitando que se oxiden y, al mismo tiempo, simulando el entorno libre de oxígeno en el que se magnetizaron originalmente las rocas.

"De este modo, finalmente hemos obtenido una medición precisa del campo lunar, "Dice Weiss.

Desde heladeros hasta lámparas de lava

De sus experimentos, los investigadores determinaron que, alrededor de 1 a 2,5 mil millones de años, la luna albergaba un campo magnético relativamente débil, con una fuerza de aproximadamente 5 microtesla, dos órdenes de magnitud más débil que el campo de la luna hace alrededor de 3 a 4 mil millones de años. Una caída tan dramática sugiere a Weiss y sus colegas que la dínamo de la luna puede haber sido impulsada por dos mecanismos distintos.

Los científicos han propuesto que la dínamo de la luna puede haber sido impulsada por la atracción gravitacional de la Tierra. Al principio de su historia, la luna orbitaba mucho más cerca de la tierra, y la gravedad de la Tierra, tan cerca, puede haber sido lo suficientemente fuerte como para tirar y girar el exterior rocoso de la luna. El centro líquido de la luna puede haber sido arrastrado junto con la capa exterior de la luna, generando un campo magnético muy fuerte en el proceso.

Se cree que la luna puede haberse alejado lo suficiente de la Tierra hace unos 3.000 millones de años. de modo que la potencia disponible para la dínamo por este mecanismo se volvió insuficiente. Esto sucede justo en el momento en que disminuyó la fuerza del campo magnético de la luna. Es posible que se haya activado un mecanismo diferente para mantener este campo debilitado. Mientras la luna se alejaba de la Tierra, su núcleo probablemente mantuvo un punto de ebullición bajo a través de un lento proceso de enfriamiento durante al menos mil millones de años.

"A medida que la luna se enfría, su núcleo actúa como una lámpara de lava:la materia de baja densidad se eleva porque hace calor o porque su composición es diferente a la del fluido circundante, "Dice Weiss." Así es como creemos que funciona la dínamo de la Tierra, y eso es lo que sugerimos que también estaba haciendo la dínamo lunar tardía ".

Los investigadores planean analizar rocas lunares aún más jóvenes para determinar cuándo la dínamo se extinguió por completo.

"Hoy en día, el campo lunar es esencialmente cero, "Dice Weiss." Y ahora sabemos que se apagó en algún lugar entre la formación de esta roca y la actualidad ".