دانشمندان سرانجام توانستند با استفاده از شبیه‌سازی‌های پیشرفته، معمای دیرینه مغناطیس ماه را حل کنند. این کشف توضیح می‌دهد که چگونه با وجود فقدان میدان مغناطیسی فعلی در ماه، برخی از سنگ‌های قمری که توسط فضانوردان آپولو و فضاپیماهای مداری به زمین آورده شده‌اند، به طرز شگفت‌آوری خاصیت مغناطیسی دارند.
معمای مغناطیسی ماه: گذشته‌ای پنهان
برای دهه‌ها، این پرسش ذهن دانشمندان را به خود مشغول کرده بود: اگر ماه میدان مغناطیسی ندارد، چگونه سنگ‌های آن می‌توانند مغناطیسی باشند؟ سنگ‌های قمری و داده‌های ماهواره‌ای، به ویژه در سمت دور ماه، نشان‌دهنده وجود مغناطیس قوی بودند. معمولاً، مغناطیس در سیارات یا قمرها توسط یک سازوکار “نظریه دینامو” توضیح داده می‌شود؛ فرآیندی که در آن حرکت مواد مذاب و رسانای الکتریکی درون هسته یک جرم آسمانی، میدان مغناطیسی ایجاد می‌کند. با این حال، ماه با هسته بسیار کوچک‌تر و خنک‌تر خود، نباید قادر به تولید میدانی به اندازه کافی قوی برای توجیه مغناطیس مشاهده شده در سنگ‌هایش باشد.
نظریه‌های پیشین تلاش کرده بودند تا 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. اما آزمایش‌های شبیه‌سازی در سال 2020 نشان دادند که میدان خورشیدی برای توجیه سنگ‌های مغناطیسی‌شده بسیار ضعیف است.
فرضیه جدید: دینام داخلی و برخورد سیارکی قدرتمند
پژوهشگران “موسسه فناوری ماساچوست” (MIT) رویکرد متفاوتی را اتخاذ کردند. فرضیه آن‌ها این بود که ماه زمانی دارای یک میدان مغناطیسی ضعیف از خود بوده که توسط یک دینام داخلی تغذیه می‌شده است. سپس این سوال مطرح شد که آیا یک برخورد سیارکی بزرگ، می‌تواند یک ابر پلاسمایی داغ و به اندازه کافی قدرتمند ایجاد کرده باشد تا این میدان مغناطیسی ضعیف را گسترش دهد؟
با استفاده از شبیه‌سازی‌های پیشرفته، دانشمندان سناریوی مورد نظر را بازسازی کردند. آن‌ها دریافتند که چنین برخوردی، مواد روی سطح را تبخیر کرده و یک ابر پلاسما ایجاد می‌کند. این ابر پلاسما در اطراف ماه جریان می‌یابد و به طور خاص در سمت دور ماه متمرکز می‌شود – دقیقاً همان جایی که سنگ‌های بسیار مغناطیسی یافت شده بودند. در آنجا، پلاسما، میدان مغناطیسی ضعیف ماه را فشرده کرده و قدرت آن را برای مدت کوتاهی افزایش می‌دهد. آیزاک نارت، پژوهشگر ارشد این مطالعه، توضیح می‌دهد که بخش‌های بزرگی از مغناطیس ماه هنوز بدون توضیح باقی مانده‌اند، اما بیشتر میدان‌های مغناطیسی قوی که توسط فضاپیماهای در حال گردش اندازه‌گیری می‌شوند، به ویژه در سمت دور ماه، را می‌توان با این فرآیند توضیح داد.
راز ثبت مغناطیس در سنگ‌ها: امواج لرزه‌ای و الکترون‌ها
اما اگر این افزایش مغناطیسی تنها حدود 40 دقیقه طول می‌کشد، چگونه سنگ‌ها توانستند چنین نشانه‌های مغناطیسی طولانی‌مدتی را ثبت کنند؟ پژوهشگران معتقدند که این برخورد، امواج لرزه‌ای قدرتمندی را نیز به ماه فرستاد. هنگامی که این امواج، درست 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، فیزیکدان پلاسما در موسسه فناوری ماساچوست و پژوهشگر این مطالعه، می‌گوید: “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.”
اهمیت این کشف و چشم‌اندازهای آینده
این پژوهش نه تنها یک معمای دیرینه قمری را حل می‌کند، بلکه دریچه جدیدی را به چگونگی عملکرد مغناطیس در سایر اجرام آسمانی باز می‌کند. این مکانیسم می‌تواند برای سیارات دیگری مانند مریخ یا عطارد که میدان‌های مغناطیسی ناهمواری را نشان می‌دهند اما امروزه دینام‌های فعالی ندارند، اعمال شود. علاوه بر این، دانشمندان با استفاده از این رویکرد ممکن است بتوانند اطلاعات بیشتری را درباره فضای داخلی و گذشته اجرام آسمانی کسب کنند.
البته، تا به امروز نتایج این مطالعه بر اساس شبیه‌سازی بوده‌اند. پژوهشگران برای تأیید نهایی 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 آورند و صحت این نظریه جدید را اثبات کنند. این مطالعه در مجله “Science Advances” منتشر شده است.
