Varför är vissa stenar på månen magnetiska?

 

Bilden wikipedia visar Regnets hav på månen.

Forskare har under en längre tid undrat vart månens magnetism tog vägen. Svaret har sökts ända sedan rymdfarkoster i omloppsbana runt månen fångade upp tecken på ett högt magnetfält i sten på månens yta medan månen i sig inte har en inneboende magnetism.

Nu kan MIT-forskare (Massachusetts Institute of Technology) ha löst mysteriet. De föreslår att en kombination av ett uråldrigt, svagt magnetfält och ett stort, plasmagenererande nedslag tillfälligt kan ha skapat ett starkt magnetfält koncentrerat till månens baksida.

I en studie som publicerades nyligen i tidskriften Science Advances beskriver forskarna genom detaljerade datasimuleringar att ett nedslag till exempel av en stor asteroid, kan ha genererat ett moln av joniserade partiklar som kortvarigt omslutit månen. Detta plasma skulle ha strömmat kring månen och koncentrerats på motsatt plats mot det första nedslaget. Där skulle plasmat ha interagerat med och tillfälligt förstärkt månens svaga magnetfält. Alla stenar i regionen där kan ha förhöjda magnetism innan fältet snabbt dog bort.

Denna kombination av händelser skulle kunna förklara förekomsten av mycket magnetiska stenar som upptäckts i ett område nära sydpolen på månens baksida. Det råkar vara så att en av de största nedslagsbassängerna. Imbriumbassängen (Regnets hav) ligger på exakt motsatt plats på månens framsida (om man tänker sig ett streck rakt igenom månen). Forskarna misstänker att asteroiden som gjorde nedslaget sannolikt släppte ut det moln av plasma som startade scenariot i deras datasimuleringar. 

Utforskning Vintergatans magnetiska turbulens gjort med hjälp av en ny datormodell

 

Bild https://www.artsci.utoronto.ca  En sammansatt fantombild av Vintergatan (infälld) en högupplöst simulering av galaktisk turbulens med magnetfältslinjer i vitt. Foto: ESA/Webb, NASA & CSA, J. Lee och PHANGS-JWST-teamet; Erkännande: J. Schmidt; Simulering: J. Beattie.

Turbulens är  ett av de största olösta problemen inom klassisk mekanik", beskriver James Beattie, postdoktoral forskare vid Canadian Institute for Theoretical Astrophysics (CITA) vid fakulteten för  Arts & Science vid University of Toronto och som även har en delad tjänst vid Princeton University.

"Detta trots att turbulens finns överallt: från virvlande mjölk i en kaffekopp till kaotiska flöden i hav, solvind, interstellärt medium, till plasmat mellan galaxer.

– Den viktigaste skillnaden i astrofysikaliska miljöer är närvaron av magnetfält, som i grunden förändrar karaktären hos turbulenta flöden, beskriver Beattie.

Beattie är huvudförfattare till en ny artikel i tidskriften Nature Astronomy som beskriver den datorsimulering som han och hans medarbetare har utvecklat för att i aldrig tidigare skådad detalj studera magnetism och turbulens i det interstellära mediet (ISM). Det stora hav av gas och laddade partiklar som finns mellan stjärnorna i Vintergatan.

Modellen är den mest kraftfulla hittills och krävde samma beräkningskapacitet som superdatorn SuperMUC-NG vid Leibniz Supercomputing Centre i Tyskland kan ge. https://doku.lrz.de/supermuc-ng-10745965.html

Även om det finns mycket färre partiklar i den interstellära rymden än i experiment med ultrahögt vakuum på jorden är  rörelserna tillräckliga för att generera ett magnetfält, inte olikt hur rörelsen av vår planets smälta kärna genererar jordens magnetfält.

Och även om det galaktiska magnetfältet är några miljoner gånger svagare än en kylskåpsmagnet är det ändå en av de krafter som formar kosmos.

Den största versionen av Beatties datamodell visar en kub med 10 000 enheter på en sida som ger mycket större detaljrikedom än tidigare modeller. Förutom den höga upplösningen är modellen skalbar och kan som mest simulera en rymdvolym på cirka 30 ljusår på sidan. Som mest kan den skalas ner med en faktor på cirka 50

I sin största storlek kan modellen förbättra vår förståelse av Vintergatans totala magnetfält. När den skalas ner kan den hjälpa astronomer att bättre förstå mer "kompakta" processer som solvinden då den strömmar ut från solen och i hög grad påverkar jorden.

På grund av sin högre upplösning har modellen också potential att ge en djupare förståelse för hur stjärnor bildas. ”Vi vet att magnetiskt tryck motverkar stjärnbildning genom att trycka utåt mot gravitationen när gravitationen försöker kollapsa en stjärnbildande nebulosa” beskriver Beattie. "Nu kan vi kvantifiera i detalj vad vi kan förvänta oss av magnetisk turbulens på den typen av skalor."

Förutom den högre upplösningen och skalbarheten markerar modellen också ett betydande framsteg genom att simulera de dynamiska förändringarna i densiteten hos ISM (interstellärt medium) från ett otroligt litet vakuum till  den högre densitet som finns i stjärnbildande nebulosor.

För att läsa mer om hur Beattie arbetat läs  artikeln, "The spectrum of magnetized turbulence in the interstellar medium",  författad av Beattie  med flera forskare från Princeton University; Australiska nationella universitet; Australian Research Council Center of Excellence in All Sky Astrophysics; Universität Heidelberg; Centrum för Astrofysik, Harvard & Smithsonian; Harvarduniversitetet; och Bayerns akademi för vetenskap och humaniora.

Under neanderthalarnas sista tid skedde en katastrof på jorden.

 

Jordens magnetiska poler bytte plats för 42000 år sedan något som hänt flera gånger historiskt och kommer att ske igen. Då som tidigare och i framtiden kan en sådan händelse ge klimatförändringar vilket visas i en ny studie. Jordens magnetiska poler är inte statiska de genereras av elektriska strömmar från den flytande kärnan vilken alltid är i rörelse. På senare tid har jordens magnetiska nordpol vandrat i riktning mot norra Ryssland.

Forskarna har tills nu ansett att den senaste polvändningen inte hade någon större miljöpåverkan. Naturligtvis gjorde den att planetens magnetfält blev svagare vilket gjorde det möjligt för mer kosmiska strålning att tränga ner i atmosfären men växt- och djurlivet ansågs inte att ha påverkats i större grad.

I den nya studien visas däremot att ett mer dramatiskt fenomen inträffade: Den utökade strålningen kan ha förtunnat ozonet och öppnat  för mer ultraviolett strålning i atmosfären. Något som är farligt för livsformer vilket vi vet idag. Förändrat vädermönster kan också ha utvidgat istäcket över Nordamerika och torkat ut Australien vilket troligen då ledde till utrotning av många stora däggdjursarter. En solstorm kan ha drivit forntida människor att söka skydd i grottor och då konkurrensen om resurserna (mat) växte kan vår närmaste utdöda mänskliga släkting neandertalaren ha dött ut vilket skulle ge en förklaring till att de försvann från historien. 

 

”Det skulle ha varit en otroligt skrämmande tid nästan som likt slutet på jordens möjlighet att hysa liv", säger Chris Turney, forskare vid University of New South Wales i en video som beskriver den nya forskningen. För att ta reda på vad som hände med jordens klimat för 42000 år sedan undersökte forskare en infödd nyzeeländare som levde vid den tiden: det gamla kauriträdet. Trädets ringar fungerar som ett register över radioaktiva kolnivåer – en radioaktiv isotop – i atmosfären under tiotusentals år.

Trädringarna visade  stigande radiocarbon (kol-14)   vid den tidpunkt då magnetfälten vände, en händelse som kallas " Laschamp event ". Laschamp event, det senaste exemplet på denna magnetiska flip, ägde troligen rum under en period av 1000 år. Det är en kort tid av jordens livstid. Men tillräckligt länge för att förändra ödet för de som levde på jorden då. 

"I den magnetiska strålningsförändringen när denna vände från norr till söder och söder till norr försvann jordens magnetfält nästan", säger Turney. "Och det öppnade planeten för alla högenergipartiklar från yttre rymden."

Om solen spydde ut extra höga strålningsnivåer i en solstorm under den tiden kan neandertalare ha behövt söka skydd.

Faktum är att Laschamp event sammanföll med en ökning av grottbostäder i Europa och Sydostasien. I synnerhet har forskare hittat röda ochra-handavtryck i regionernas grottor som går tillbaka cirka 40000 år. Enligt den nya studien kunde detta pigment ha fungerat som en form av solskyddsmedel. En vanlig tolkning av ockrans betydelse och funktion är att den röda färgen symboliserar liv och död.

Jag tolkar användningen av ockra som att det ansågs livsskyddande och att insmörjning av detta skyddade huden likt solskyddsmedel i dag (min anm.).  Jag hittar dock inga belägg för att kauriträd kan bli äldre än 2000 år. Trädringar som undersöktes enligt ovan bör komma från förstenade träd. Sedan undrar jag även över varför just neandertalmänniskan skulle dött ut vid klimatkrisen? Varför inte den moderna människan homo sapiens. 

Kan användningen av ockra i större mängd som kanske  neandertalmänniskan använde som solskyddskräm vara giftigt mot huden i större mängd. Kanske de även åt den.  En annan tanke är att neanderthalmänniskan var mer känslig för solljus och lättare fick hudcancer än homo sapiens. De sökte ju skydd i grottor. Vad gjorde homo sapiens under denna tid som fick dessa att överleva sökte de även skydd i grottor och använde de inte ockra? Något i resonemanget stämmer inte.

Bild från vikimedia på ca 40000 år gamla handavtryck av ockra i El Castillogrottan  i Spanien.