Магнетизм Луны и метеоритная бомбардировка

Измерения интенсивности магнитного поля Луны, произведенные непосредственно на ее поверхности во время миссий Apollo (рис. 1) 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. 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 [1]. Согласно другой гипотезе, 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. В экспериментальной работе [2], принятой к печати журналом Earth and Planetary Science Letters, показано, что, возможно, действовали оба механизма возникновения остаточной намагниченности лунных пород и то, что на Луне, скорее всего, действовала собственная динамо-машина.

В работе [2] 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. В обоих случаях собственно намагниченность породами приобреталась при снятии давления. На рис. 2 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. Это, в частности, хорошо объясняет, почему на видимой и обратной стороне Луны существует две крупные аномалии-антипода, с сильной и слабой интенсивностью магнитного поля (рис. 3). 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.

Алексей Иванов

1. Wieczorek M.A. The interior structure of the Moon: What does geophysics have to say? Elements, 2009, v. 5, p. 35-40.

2. Gattacceca J., Boustie M., Hood L., Cuq-Lelandais J.-P., Fuller M., Bezaeva N.S., de Resseguir T., Berthe L. Can the Lunar crust be magnetized by shock: Experimental groundtruth. Earth and Planetary Science Letters, 2010, doi:10.1016/j. epsl.2010.08.011 in press.