راز مغناطیس سنگ های ماه: تاثیر برخوردهای عظیم و دیناموی باستانی

دهه‌هاست که دانشمندان در مورد نواحی غیرعادی و قوی مغناطیسی در برخی سنگ‌های ماه، به‌ویژه در نزدیکی قطب جنوب و سمت دور ماه، شگفت‌زده‌اند. برخلاف زمین که دارای میدان مغناطیسی قدرتمند ناشی از هسته مایع بیرونی خود است، ماه تنها امضای مغناطیسی ضعیف و تکه‌تکه‌ای دارد که عمدتاً در پوسته آن متمرکز است. پس چطور برخی سنگ‌های ماه مغناطیس بسیار بالاتری نسبت به زمینه ضعیف اطراف خود دارند؟

مطالعات تاریخی و یافته‌های شگفت‌آور مأموریت آپولو اولین بررسی عمیق مغناطیس ماه با مأموریت «لونا ۱» اتحاد جماهیر شوروی در سال ۱۹۵۹ آغاز شد که عدم وجود میدان مغناطیسی قوی در ماه را تأیید کرد. بعدها، داده‌های مدارگردها و نمونه‌های بازگردانده‌شده توسط فضانوردان آپولو نشان داد که اگرچه ماه فاقد میدان مغناطیسی جهانی است، اما دارای مناطقی با میدان مغناطیسی موضعی ضعیف است که احتمالاً تحت تاثیر باد خورشیدی و پرتوهای کیهانی قرار گرفته‌اند. با این حال، برخی از نمونه‌های آپولو بیانگر این موضوع بودند که این سنگ‌ها ابتدا در محیط‌هایی با میدان مغناطیسی قوی‌تر شکل گرفته‌اند—موضوعی که با شرایط فعلی ماه تطابق نداشت.

این اختلاف نظر باعث پیدایش نظریه‌های رقیب شد؛ برخی معتقد بودند ماه در گذشته دیناموی قدرتمندی داشته و برخی دیگر نقش برخورد شهاب‌سنگ‌ها را در تولید فوران‌های موقت مغناطیسی پررنگ می‌دانستند.

دیدگاه‌های جدید: برخوردهای ویرانگر و ابرهای پلاسمایی گروهی از محققان به رهبری دانشمندان سیاره‌ای از مؤسسه فناوری ماساچوست (MIT) به توضیحی نوین برای این معما دست یافته‌اند. یافته‌های این گروه که اخیراً منتشر شده، پیشنهاد می‌کند که برخوردهای عظیم و قدرتمند—که قادر به ایجاد دهانه‌های بزرگ هستند—می‌توانند به طور لحظه‌ای میدان دیناموی قدیمی ماه را با تولید ابرهای گسترده‌ای از پلاسمای یونیزه تقویت کنند.

دکتر آیزاک نرت، نویسنده اصلی و دانشمند سیاره‌ای MIT، توضیح می‌دهد که شبیه‌سازی‌های آن‌ها نشان می‌دهد در برخورد شهاب‌سنگ‌های عظیم، انرژی آزادشده مقادیر زیادی ماده را بخار کرده و ابری از پلاسما را به سرعت گسترش می‌دهد. برای مدت کوتاهی—در حدود ۴۰ دقیقه—این ابر پلاسما با میدان مغناطیسی ضعیف پیشین ماه تعامل پیدا می‌کند و آن را به طور موقت تا سطحی تقویت می‌کند که می‌تواند سنگ‌های مجاور را مغناطیسی کند.

دکتر نرت می‌گوید: «بسیاری از جنبه‌های مغناطیس ماه سال‌ها توضیح داده نشده بود. مطالعه ما نشان می‌دهد که فرایندهای موقت، به‌ویژه در سمت دور ماه، ممکن است علت اصلی بیشترناهنجاری‌های مغناطیسی باشند که توسط مدارگردها اندازه‌گیری شده‌اند.»

بررسی دوباره فاجعه «ماریا ایمبریوم» یکی از بزرگ‌ترین حوضه‌های برخوردی ماه، ماریا ایمبریوم، شواهد کلیدی برای این فرضیه ارائه می‌دهد. محل سنگ‌های بسیار مغناطیسی شده در قطب جنوب سمت دور ماه تقریباً با نقطه مقابل ماریا ایمبریوم روی سطح ماه مطابقت دارد. شبیه‌سازی‌های MIT نشان می‌دهد که موج شوک حاصل از این برخورد عظیم می‌تواند از درون ماه عبور کرده و در قطب جنوب سمت دور آن همگرا شود. در آن محل، این موج—در ترکیب با ابر پلاسما—باعث تقویت شدید میدان مغناطیسی محلی در زمان سرد و جامد شدن سنگ‌ها شده است.

دکتر بنجامین وایس از MIT می‌گوید: «این فرایند شبیه پرتاب دسته‌ای کارت با آهن‌رباهای کوچک به هوا در یک میدان مغناطیسی موقت است. همان‌طور که کارت‌ها می‌افتند، جهت‌گیری آن‌ها براساس میدان موقت تثبیت می‌شود و این امضا در سنگ‌ها برای همیشه ثبت می‌گردد.»

مغناطیس ماه: هم‌افزایی دینامو و برخوردها شبیه‌سازی‌های جدید گروه MIT بر پایه این فرض بنا شده که ماه در اوایل تاریخ خود دینامویی ضعیف—احتمالاً ناشی از هسته‌ای نیمه‌ذوب—با میدانی حدود دو درصد میدان فعلی زمین داشته است. آن‌ها دریافته‌اند برخورد یک شهاب‌سنگ بزرگ، همراه با این میدان داخلی (حتی اگر ضعیف باشد)، می‌تواند بهتر از همه مدل‌های قبلی، مغناطیس شدید برخی مناطق ماه را توضیح دهد.

این یافته، پل ارتباطی بین دو فرضیه بزرگ است: نه تنها دیناموی قدیمی یا پدیده‌های ناشی از برخورد، بلکه ترکیب این دو عامل دلیل اصلی شکل‌گیری امضاهای مغناطیسی قوی و منطقه‌ای در سنگ‌های ماه بوده‌اند.

ماموریت‌های آینده و راستی‌آزمایی—عصر آرتمیس با آغاز برنامه آرتمیس ناسا و سفر فضانوردان به قطب جنوب ماه، امیدها برای حل آخرین ابهامات در مورد مغناطیس ماه افزایش یافته است. محققان انتظار دارند نمونه‌های جدیدی که از مناطق مغناطیسی غیرعادی، به خصوص در نزدیکی قطب جنوب سمت دور ماه جمع‌آوری می‌شود، بتواند شواهد قطعی برای سناریوی تقویت مغناطیس توسط برخورد و ابر پلاسما فراهم کند. این ماموریت‌ها علاوه بر آزمایش مدل‌های اخیر، افق دانش ما درباره ژئوفیزیک ماه را گسترش داده و شاید سرنخ‌هایی درباره مغناطیس سیارات سنگی دیگر نیز ارائه دهند.

جمع‌بندی معمای سنگ‌های مغناطیسی ماه ممکن است سرانجام پاسخی یافته باشد: زنجیره‌ای زودگذر و انفجاری از رویدادها در گذشته ماه، که برخوردی فاجعه‌بار با دیناموی ضعیف باستانی همکاری کرد تا امضایی مغناطیسی قوی در سنگ‌ها بر جا بگذارد. با جمع‌آوری داده‌های جدید در ماموریت‌های پیش رو، این یافته‌ها بار دیگر نشان می‌دهد علم سیاره‌ای همچون یک داستان کارآگاهی است؛ هر نمونه جدید ما را یک گام به روشن‌شدن تاریخ پرحادثه ماه و نیروهای کیهانی موثر بر مغناطیس آن نزدیک‌تر می‌کند.