Nueva evidencia de antiguas rocas lunares sugiere que una dinamo activa una vez agitada 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 anteriormente. Las dinamos son generadores naturales de campos magnéticos alrededor de cuerpos terrestres, y están alimentados por la agitación de fluidos conductores dentro de muchas estrellas y planetas. En un artículo publicado hoy en Avances científicos , 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 1 a 2.500 millones de años en presencia de un campo magnético relativamente débil de aproximadamente 5 microteslas. Eso es aproximadamente 10 veces más débilque el campo magnético actual de la Tierra, pero aún es 1,000 veces más grande que los campos en el espacio interplanetario actual.
Hace varios años, los mismos investigadores identificaron rocas lunares de 4 mil millones de años que se formaron bajo un campo mucho más fuerte de aproximadamente 100 microteslas, y determinaron que la fuerza de este campo cayó precipitadamente hace unos 3 mil millones de años.En ese 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 respaldan el último escenario: después de que el campo magnético de la luna disminuyó, sin embargo persistió durante al menos otros mil millones de años, existiendo durante un total de al menos 2 mil millones de años.
El coautor del estudio, Benjamin Weiss, profesor de ciencias planetarias en el Departamento de Ciencias de la Tierra, Atmosféricas y Planetarias del MIT EAPS, dice que esta nueva vida útil extendida ayuda a identificar los fenómenos que impulsaron la dinamo de la luna. Específicamente, los resultados aumentan la posibilidadde dos mecanismos diferentes: uno que pudo haber impulsado una dinamo anterior y mucho más fuerte, y un segundo que mantuvo el núcleo de la luna hirviendo a un punto de ebullición mucho más lento hacia el final de su vida útil.
"El concepto de un campo magnético planetario producido por el movimiento del metal líquido es una idea que tiene solo unas pocas décadas", dice Weiss. "Lo que impulsa este movimiento en la Tierra y otros cuerpos, particularmente en la luna, no está bien-comprendido. Podemos resolver esto al conocer la vida útil de la dinamo lunar ".
Los coautores de Weiss son la autora principal Sonia Tikoo, una ex estudiante graduada del MIT que ahora es profesora asistente en Rutgers; David Shuster de la Universidad de California en Berkeley; Clément Suavet y Huapei Wang de EAPS; y Timothy Grove, elRR Schrock Profesor de Geología y jefe asociado de EAPS.
grabadoras vidriosas de Apolo
Desde que los astronautas Apolo de la NASA trajeron muestras de la superficie lunar, los científicos han descubierto que algunas de estas rocas son "registradores" precisos del antiguo campo magnético de la luna. Estas rocas contienen miles de pequeños granos que, como agujas de brújula, se alinean en eldirección de los campos antiguos cuando las rocas cristalizaron hace eones. Tales granos pueden dar a los científicos una medida de la fuerza del campo antiguo de la luna.
Hasta hace poco, Weiss y otros no habían podido encontrar muestras mucho más jóvenes que 3.200 millones de años que pudieran registrar con precisión campos magnéticos. Como resultado, solo habían podido medir la intensidad del campo magnético de la luna entre 3.2 y 4.2mil millones de años
"El problema es que hay muy pocas rocas lunares que tienen menos de 3 mil millones de años, porque en ese momento, la luna se enfrió, el volcanismo cesó en gran medida y, junto con él, la formación de nuevas rocas ígneas en la lunasuperficie ", explica Weiss." Así que no había muestras jóvenes que pudiéramos medir para ver si había un campo después de 3 mil millones de años ".
Sin embargo, hay una pequeña clase de rocas traídas de las misiones Apolo que no se formaron a partir de antiguas erupciones lunares sino 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 porel campo magnético de la luna
Weiss y sus colegas analizaron una de esas rocas, conocida como la muestra 15498 del Apolo 15, que fue recolectada originalmente el 1 de agosto de 1971, desde el borde sur del Duna Crater 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.
"Encontramos que este material vítreo que suelda cosas tiene excelentes propiedades de grabación magnética", dice Weiss.
hornear rocas
El equipo determinó que la muestra de roca tenía entre 1 y 2.500 millones de años, mucho más joven que las muestras que analizaron previamente. Desarrollaron una técnica para descifrar el antiguo campo magnético registrado en la matriz vítrea de la roca midiendo primero la roca natural de la roca.propiedades magnéticas utilizando un magnetómetro muy sensible.
Luego expusieron la roca a un campo magnético conocido en el laboratorio, y la calentaron para acercarse a las temperaturas extremas en las que se formó originalmente. Midieron cómo cambió la magnetización de la roca a medida que aumentaban la temperatura ambiente.
"Ves lo magnetizado que se obtiene al calentarse en ese campo magnético conocido, luego comparas ese campo con el campo magnético natural que mediste de antemano, y a partir de eso puedes descubrir cuál era la fuerza del campo antiguo", explica Weiss.
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 horno personalizado, privado de oxígeno, para calentar las rocas, evitando que se oxidaran y al mismo tiempo simulando el ambiente libre de oxígeno en el que las rocas estaban magnetizadas originalmente.
"De esta manera, finalmente hemos obtenido una medición precisa del campo lunar", dice Weiss.
desde heladeras hasta lámparas de lava
A partir de sus experimentos, los investigadores determinaron que, hace aproximadamente 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 alrededor de 3 a 4hace mil millones de años. Una caída tan dramática sugiere a Weiss y sus colegas que la dinamo de la luna pudo haber sido impulsada por dos mecanismos distintos.
Los científicos han propuesto que la dinamo 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, pudo haber sido lo suficientemente fuerte como para atraery rote el exterior rocoso de la luna. El centro líquido de la luna puede haber sido arrastrado junto con la capa externa 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 mil millones de años, de modo que la potencia disponible para la dinamo por este mecanismo se volvió insuficiente. Esto ocurre en el momento en que la intensidad del campo magnético de la lunacayó. Un mecanismo diferente puede haber funcionado para sostener este campo debilitado. A medida que la luna se alejaba de la Tierra, su núcleo probablemente sufrió un bajo punto de ebullición 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: las cosas de baja densidad se elevan porque hace calor o porque su composición es diferente de la del fluido circundante", dice Weiss. "Así es como pensamos que la dinamo de la Tierrafunciona, y eso es lo que sugerimos que la dinamo lunar tardía estaba haciendo también "
Los investigadores planean analizar rocas lunares aún más jóvenes para determinar cuándo la dinamo murió por completo.
"Hoy el campo de la luna es esencialmente cero", dice Weiss. "Y ahora sabemos que se apagó en algún lugar entre la formación de esta roca y hoy".
Esta investigación fue apoyada, en parte, por la NASA.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Massachusetts . Original escrito por Jennifer Chu. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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