En gång var månen starkt magnetisk. Kan svaret vara titan?

 

Sten från månen som togs med tillbaka till jorden under NASA: s Apollo-program mellan 1969 till 1972 har gett mängder av information om månens historia (obs apolloprogramet var även igång 1968 men första månlandningen var sommaren 1969). Men även gett oss en gåta att lösa. Analysen av stenarna visade nämligen att vissa stenar verkade ha bildats i närvaron av ett starkt magnetfält ett  lika starkt som jordens i dag (i dag har månen inget magnetfält). Men gåtan var hur en kropp i månens storlek kunde ha genererat och under en tid haft ett så starkt magnetfält då månen bevisligen inte har detta numera.

Nu föreslår en forskargrupp under ledning av en geoscientist vid Brown University (namnet okänt) en ny förklaring till månens magnetiska förflutna. Studien  publicerades nyligen  i Nature Astronomy. I studien beskrivs att stora bergformationer en gång sjönk ner genom månens mantel och dessa kan vara anledningen till den konvektion som genererade ett starkt magnetfält. Processen kan ha gett periodvis starka magnetfält under de första miljarder åren i månens historia, säger forskarna.

 

"Allt som vi anser oss veta om hur magnetfält genereras av planetariska kärnor säger oss att en kropp av månens storlek inte ska kunna generera ett fält som är lika starkt som jordens", säger  Evans, biträdande professor i jord-, miljö- och planetvetenskap vid Brown och medförfattare till studien tillsammans med Sonia Tikoo från Stanford University. "Men istället för att tänka sig hur ett starkt magnetfält drivs kontinuerligt under miljarder år kanske det finns ett sätt att få ett högintensivt fält intermittent (periodiskt återkommande över en begränsad tid).

 Den nya teorin visar hur detta kan ha skett och den stämmer överens med vad vi vet om månen. Idag saknar månen till skillnad mot jorden ett magnetfält och modeller av dess kärna tyder på att månen förmodligen är för liten för att konstruera ett och därmed saknas den konvektiva kraften för att någonsin ha producerat ett kontinuerligt (stadigvarande) starkt magnetfält.

För att en kärna ska ha ett stark konvektiv rörelse måste den avleda mycket värme. Månens kärna måste då vara hetare än dess yta något som är viktigt för ett stadigvarande magnetfält vilket här inte är möjligt. När det gäller den tidiga månen, säger Evans, var manteln som omger kärnan inte mycket svalare än själva kärnan. Eftersom kärnans värme inte hade någonstans att ta vägen, fanns det inte mycket rörelse i kärnan.

Men denna nya studie visar hur sjunkande stenar kunde ha gett intermittent konvektiv tillfälliga rörelser som skapat t tillfälliga magnetfält. Historien om dessa genom manteln sjunkande stenar börjar enligt denna teori  några miljoner år efter månens bildande. Mycket tidigt i sin historia tros månens yta varit täckt av smält sten. När det stora magmahavet  började svalna och stelna flöt mineraler som olivin och pyroxen så kallat  tätare än den flytande magman till botten, medan mindre täta mineraler som anorthosite flytande och bildade skorpan (månens yta). Den återstående  magman var rik på titan samt värmeproducerande element som torium, uran och kalium vilket gjorde att ytan tog tid på sig för att stelna. När titanlagret slutligen kristalliserades precis under skorpan var denna tätare än de tidigare stelnande mineralerna. Med tiden sjönk titanformationerna genom den mindre täta mantelstenen vilket benämns som gravitationell omvälvning.

 

I studien modellerade Evans och Tikoo dynamiken av hur dessa titanformationer skulle  sjunkit genom den mindre täta magman  liksom den effekt detta kan ha fått när dessa titanblock så småningom nådde månens kärna. Analysen, som baserades utifrån månens nuvarande sammansättning och den uppskattade mantelviskositeten visade  att formationerna sannolikt skulle sjunkit ner i sakta mak under en tidsrymd av ungefär en miljard år.

 

När var och en av dessa titanbitar så småningom nådde botten, skulle de ha gett en kraftig stöt för månens kärndynamo (en effekt beroende av händelsen). Efter att ha legat strax under månens skorpa skulle titanformationerna ha varit relativt svala i temperatur - mycket svalare än kärnans uppskattade temperatur på någonstans mellan 1400 och 2100C när de stötte ner. När de svala titanblocken kom i kontakt med den heta kärnan efter att ha sjunkit, skulle temperaturskillnaden ha drivit på en ökad kärnkonvektion - tillräckligt för att driva fram ett magnetfält vid månens yta så starkt eller till och med starkare än jordens både dåvarande och nuvarande. En tillfällig effekt som avklingade över tid och som i dag resulterat i spåren av magnetism i en del sten men ingen magnetism i månen som helhet.

 

"Man kan tänka sig det lite som en droppe vatten som träffar en het stekpanna", säger Evans. – Man har något riktigt kallt som berör kärnan, och plötsligt kan mycket värme spottas ut. 

Händelsen i form av rörelsen i kärnan ökade vilket gav dessa periodvis starka magnetfält. Magnetiska fält som gav en magnetism i vissa stenmineral och några av dessa stenar kom för första gången till Jorden med Apollofarkosternas astronauters steninsamling och förundrade forskarna.

 

Bild vikipedia som visar de större månslätterna eller som de namngivits haven på månen. För länge sedan ansåg man att dessa slätter sedda från jorden var hav.