Земля и Луна в прошлом могли иметь общее магнитное поле

В период максимальной солнечной активности, когда наша звезда была очень молодой, а вспышки на ее поверхности были более интенсивными и угрожающими, у Земли была дополнительная защита в виде магнитного поля, которое усиливалось наличием такого же у Луны. К такому выводу пришли ученые, исследовавшие эволюцию системы Земля – Луна, а также образцы лунного грунта, доставленные миссиями «Аполлон» и недавно вскрытыми для изучения с помощью более современных технологий. Вполне возможно, что именно наличие Луны и ее магнитного поля позволило нашей планете сохранить атмосферу во времена агрессивного Солнца.

Согласно ведущим гипотезам, Луна сформировалась около 4,5 млрд лет назад, когда объект размером с Марс, именуемый Теей, врезался в Землю, когда ей было менее 100 млн лет. Обломки от столкновения сформировали Луну. Она позволила достаточно быстро стабилизировать ось вращения Земли. В то время наша планета вращалась гораздо быстрее, и сутки составляли всего около 5 часов.

Кроме того, Луна была намного ближе. Сейчас, кстати, процесс постепенного отдаления Луны продолжается со средней скоростью чуть более 3 сантиметров в год. 4 миллиарда лет назад Луна была в три раза ближе к Земле, чем сейчас. В какой-то момент это соседство привело к приливному захвату Луны, из-за чего она теперь повернута к Земле всегда одной стороной.

Ученые предполагали, что у Луны не было глобального магнитного поля из-за маленького ядра. Магнитное поле служит хорошим защитным экраном от заряженных частиц из космоса и от Солнца. У Земли такое есть, оно генерируется динамо-эффектом от ядра Земли, где преобладает жидкое железо и никель. Однако благодаря исследованиям образцов лунного грунта, можно предположить теперь, что и у Луны была своя магнитосфера. Лунное ядро тоже могло генерировать магнитное поле, пусть и менее продолжительно, чем земное.

Основываясь на находках, ученые провели моделирование магнитного поля Луны и Земли в ранней их истории. Получилось, что магнитные поля этих объектов должны были соединяться в полярных регионах, создавая мощный защитный экран, который способствовал сохранению атмосферы Земли от выдувания солнечным ветром при мощных вспышках.

Более того, эта связь приводила и к атмосферному обмену. Когда какие-то частицы солнечного ветра все же выдували, ионизируя, части верхней атмосферы Земли, они путешествовали по магнитным линиям, попадали в поле Луны и переносились на нее, формируя тонкую атмосферу. Найденные следы азота в образцах лунных пород подтверждают идею о том, что атмосфера Земли частично переносилась на Луну.

Модель показала, что объединенное магнитное поле существовало от 4,1 до 3,5 млрд лет назад.

«Понимание истории магнитного поля Луны помогает нам понять не только эволюцию атмосфер, но и то, как развивались лунные недра, - сказал один из авторов исследования Дэвид Дрейпер. – Это указывает на то, каким могло быть ядро Луны. Это важная часть головоломки о том, как работает Луна изнутри».

Со временем, когда внутренняя часть Луны остыла, она потеряла свою магнитосферу, а в конечном счете и тонкую атмосферу. Примерно 3,2 млрд лет назад поле должно было значительно уменьшиться, а окончательно исчезнуть 1,5 млрд лет назад.

С точки зрения исследования этого общего «магнитного» прошлого Земли и Луны особенно важно изучить образцы породы у полюсов, куда по линиям поля и уносилась значительная часть атмосферы Земли. Возможно, следы азота и кислорода, которые будут найдены в местах организации будущих баз у Южного полюса Луны, были когда-то перенесены с земной атмосферы.