Древняя магнитосфера Луны могла помочь Земле сохранить свою атмосферу

Солнечные бури со временем разрушают атмосферу планеты, и только сильная магнитосфера сможет обеспечить максимальную защиту. Образцы Луны, собранные в рамках миссии НАСА «Аполлон», показали, что у Луны была собственная глобальная магнитосфера, существовавшая примерно от 4,25 до 2,5 миллиардов лет назад. Согласно новому исследованию, связанные магнитосферы Земля-Луна представляют собой ранее неизвестный защитный барьер от солнечного ветра для нашей родной планеты, уменьшая атмосферные потери Земли в космос.

Планетарные исследователи когда-то думали, что у Луны никогда не было длительного глобального магнитного поля, потому что у нее маленькое ядро.

Ученым давно известно о магнитном поле Земли, которое вызывает красиво окрашенные полярные сияния в Арктике и Антарктике. Но благодаря недавним исследованиям лунных образцов из миссий Аполлона они выяснили, что у Луны когда-то тоже была магнитосфера.

Как и на Земле, тепло от образования Луны могло удерживать железо внутри, хотя и не так долго из-за ее размера.

Ученые создали компьютерную модель, чтобы посмотреть на поведение магнитных полей Земли и Луны около 4 миллиардов лет назад. В определенное время магнитосфера Луны служила бы барьером для резкого солнечного излучения, падающего на систему Земля-Луна.

Это потому, что, согласно модели, магнитосферы Луны и Земли были магнитно связаны в полярных регионах каждого объекта.

Что важно для эволюции Земли, высокоэнергетические частицы солнечного ветра не могли полностью проникнуть через связанное магнитное поле.

Но был и атмосферный обмен. Экстремальный ультрафиолетовый свет от Солнца лишил бы электроны нейтральных частиц в самой верхней атмосфере Земли, сделав эти частицы заряженными и позволив им путешествовать на Луну вдоль линий магнитного поля Луны. Возможно, это также способствовало тому, что Луна в то время поддерживала тонкую атмосферу.

Обнаружение азота в образцах лунных пород подтверждает идею о том, что атмосфера Земли, в которой преобладает азот, способствовала формированию древней атмосферы Луны и ее коры.

Ученые подсчитали, что такая ситуация общего магнитного поля, когда магнитосферы Земли и Луны были соединены, могла сохраняться от 4,1 до 3,5 миллиардов лет назад.

«Понимание истории магнитного поля Луны помогает нам понять не только возможные ранние атмосферы, но и то, как развивались лунные недра», — сказал соавтор работы Дэвид Дрейпер, заместитель главного научного сотрудника штаб-квартиры НАСА.

«Это говорит нам о том, каким могло быть ядро ​​Луны — вероятно, сочетанием жидкого и твердого металла в какой-то момент ее истории — и это очень важная часть головоломки, из которой можно понять, как Луна работает изнутри».

Со временем, когда внутренняя часть Луны остыла, наш ближайший сосед потерял свою магнитосферу, а в конечном итоге и атмосферу.

Поле должно быть значительно уменьшилось 3,2 миллиарда лет назад и исчезло примерно 1,5 миллиарда лет назад. Без магнитного поля солнечный ветер уносил атмосферу Луны.

«Если наша Луна сыграла роль в защите нашей планеты от вредного излучения в критически ранний период времени, то аналогичным образом могут быть и другие луны вокруг земных экзопланет в нашей Галактике Млечный Путь, которые помогают сохранить атмосферы для своих планет-хозяев, и даже вносят свой вклад в создание условий для существования жизни», — сказали авторы работы.

Исследование было опубликовано в журнале Science Advances.