Trong nhiều thập kỷ, các nhà khoa học cho rằng hệ Mặt trăng Trái đất hình thành do sự va chạm giữa Trái đất và một vật thể có kích cỡ sao Hỏa khoảng 4,5 tỷ năm trước. Được biết đến như giả thuyết tác động khổng lồ, lý thuyết này giải thích tại sao Trái đất và Mặt trăng giống nhau về cấu trúc và thành phần. Điều thú vị là, các nhà khoa học cũng đã xác định rằng trong lịch sử ban đầu của nó, Mặt trăng có một từ quyển - giống như Trái đất ngày nay.
Tuy nhiên, một nghiên cứu mới do các nhà nghiên cứu tại MIT (với sự hỗ trợ của NASA cung cấp) chỉ ra rằng tại một thời điểm, từ trường Moon Moon có thể thực sự mạnh hơn Trái đất. Họ cũng có thể đặt ra những ràng buộc chặt chẽ hơn khi lĩnh vực này biến mất, tuyên bố nó sẽ xảy ra khoảng 1 tỷ năm trước. Những phát hiện này đã giúp giải quyết bí ẩn về cơ chế nào cung cấp cho từ trường Mặt Trăng theo thời gian.
Nghiên cứu, gần đây đã xuất hiện trên tạp chí Tiến bộ khoa học, được dẫn dắt bởi Saied Mighani, một nhà vật lý đá thực nghiệm thuộc Khoa Khoa học Trái đất, Khí quyển và Hành tinh của MIT. Ông được tham gia bởi các thành viên của Trung tâm Địa lý học Berkeley tại UC Berkeley và Đại học Khoa học Địa chất Trung Quốc, với sự hỗ trợ bổ sung được cung cấp bởi giáo sư EAPS nổi tiếng, Tiến sĩ Benjamin Weiss.
Tóm lại, từ trường Trái đất là rất cần thiết cho cuộc sống như chúng ta biết. Khi các hạt gió mặt trời tới Trái đất, chúng bị lệch hướng bởi trường này và tạo thành cú sốc cung trước Trái đất và từ trường phía sau nó. Các hạt còn lại được lắng đọng trên các cực từ nơi chúng tương tác với bầu khí quyển của chúng ta, điều này gây ra Cực quang nhìn thấy ở bán cầu bắc và nam cực xa.
Nếu không có từ trường này, bầu khí quyển Trái đất sẽ bị gió mặt trời dần dần tước đi trong hàng tỷ năm và trở thành một nơi khô lạnh. Đây được cho là những gì đã xảy ra trên Sao Hỏa, nơi bầu khí quyển dày hơn một lần đã cạn kiệt từ 4.2 đến 3.7 tỷ năm trước và tất cả nước lỏng trên bề mặt của nó đã bị mất hoặc bị đóng băng.
Trong những năm qua, nhóm Weiss Weiss đã giúp chứng minh qua nghiên cứu về đá mặt trăng cách đây khoảng 4 tỷ năm, Mặt trăng cũng có từ trường mạnh khoảng 100 microteslas (trong khi Trái đất có khoảng 50 microtelas ngày nay). Vào năm 2017, họ đã nghiên cứu các mẫu được thu thập bởi các phi hành gia Apollo có niên đại khoảng 2,5 tỷ năm trước và tìm thấy một lĩnh vực yếu hơn nhiều (dưới 10 microteslas).
Nói cách khác, từ trường Mặt Trăng bị suy yếu bởi hệ số năm trong khoảng từ 4 đến 2,5 tỷ năm trước, sau đó biến mất hoàn toàn khoảng 1 tỷ năm trước. Vào thời điểm đó, Weiss và các đồng nghiệp đã đưa ra giả thuyết rằng có lẽ có hai cơ chế động lực trong phần bên trong Mặt Trăng chịu trách nhiệm cho sự thay đổi này.
Nói tóm lại, họ lập luận rằng một hiệu ứng động lực đầu tiên có thể tạo ra từ trường mạnh hơn nhiều vào khoảng 4 tỷ năm trước. Sau đó, 2,5 tỷ năm trước, nó đã được thay thế bằng một máy phát điện thứ hai tồn tại lâu hơn nhưng duy trì một từ trường yếu hơn nhiều. Như Tiến sĩ Weiss đã giải thích trong một bản phát hành của MIT News:
Có một số ý tưởng cho những cơ chế nào cung cấp cho máy phát điện mặt trăng, và câu hỏi là, làm thế nào để bạn tìm ra cái nào đã làm nó? Hóa ra tất cả các nguồn năng lượng này có tuổi thọ khác nhau. Vì vậy, nếu bạn có thể tìm ra khi tắt máy phát điện, thì bạn có thể phân biệt giữa các cơ chế đã được đề xuất cho máy phát điện mặt trăng. Đó là mục đích của bài báo mới này.
Cho đến bây giờ, việc có được những tảng đá mặt trăng dưới 3 tỷ năm tuổi là một thách thức lớn. Lý do cho điều này có liên quan đến thực tế là hoạt động núi lửa, vốn phổ biến trên Mặt trăng 4 tỷ năm trước, đã chấm dứt khoảng 3 tỷ năm trước. May mắn thay, nhóm MIT đã có thể xác định hai mẫu đá mặt trăng thu được từ các phi hành gia Apollo được tạo ra bởi một tác động 1 tỷ năm trước.
Trong khi những tảng đá này bị tan chảy do tác động và sau đó được xác định, do đó xóa hồ sơ từ tính của chúng trong quá trình, nhóm nghiên cứu có thể thực hiện các thử nghiệm trên chúng để tái tạo chữ ký từ của chúng. Đầu tiên, họ đã phân tích sự định hướng của các electron rock rock, mà Weiss mô tả là các la bàn nhỏ của Hồi giáo vì chúng sẽ thẳng hàng theo hướng của một từ trường hiện có hoặc xuất hiện theo các hướng ngẫu nhiên khi không có một.
Trong cả hai mẫu, nhóm nghiên cứu đã quan sát cái sau, cho thấy những tảng đá hình thành trong một từ trường cực kỳ yếu không quá 0,1 microteslas (có thể không có gì cả). Tiếp theo đó là kỹ thuật hẹn hò bằng phép đo phóng xạ được điều chỉnh cho nghiên cứu này bởi Weiss và David L. Shuster (một nhà nghiên cứu của Trung tâm Địa lý học Berkeley và đồng tác giả của nghiên cứu). Những kết quả này đã xác nhận rằng những tảng đá thực sự là 1 tỷ năm tuổi.
Cuối cùng, nhóm nghiên cứu đã tiến hành các thử nghiệm nhiệt trên các mẫu để xác định xem chúng có thể cung cấp một bản ghi từ tính tốt tại thời điểm va chạm hay không. Điều này bao gồm việc đặt cả hai mẫu vào lò nướng và phơi chúng ra các loại nhiệt độ cao sẽ được tạo ra bởi một tác động. Khi họ làm mát, họ tiếp xúc với chúng từ trường được tạo ra nhân tạo trong phòng thí nghiệm và xác nhận rằng họ có thể ghi lại nó.
Những kết quả này xác nhận rằng cường độ từ tính ban đầu được đo bởi nhóm nghiên cứu (0,1 microteslas) là chính xác và đến 1 tỷ năm trước, máy phát điện cung cấp năng lượng từ trường Moon Moon có khả năng đã kết thúc. Như Weiss bày tỏ:
Từ trường Từ trường là thứ mơ hồ này bao trùm không gian, giống như một trường lực vô hình. Chúng tôi đã chỉ ra rằng máy phát điện tạo ra từ trường Moon moon đã chết ở đâu đó trong khoảng 1,5 đến 1 tỷ năm trước và dường như được cung cấp năng lượng theo cách giống như Trái đất.
Như đã lưu ý, nghiên cứu này cũng giúp giải quyết các cuộc tranh luận xung quanh những gì đã thúc đẩy máy phát điện mặt trăng trong các giai đoạn sau đó. Trong khi nhiều lý thuyết đã được đề xuất, những phát hiện mới này phù hợp với lý thuyết rằng sự kết tinh cốt lõi chịu trách nhiệm. Về cơ bản, lý thuyết này nói rằng lõi bên trong Mặt Trăng kết tinh theo thời gian, làm chậm dòng chảy của chất lỏng tích điện và bắt giữ máy phát điện.
Weiss gợi ý rằng trước đó, suy đoán có thể chịu trách nhiệm cung cấp năng lượng cho một máy phát điện mạnh hơn (nhưng tồn tại trong thời gian ngắn) sẽ tạo ra từ trường mạnh. Điều này phù hợp với thực tế là 4 tỷ năm trước, Mặt trăng được cho là đã quay gần Trái đất hơn rất nhiều. Điều này sẽ dẫn đến lực hấp dẫn của Trái đất có ảnh hưởng lớn hơn nhiều đến Mặt trăng, khiến lớp phủ của nó bị chao đảo và khuấy động hoạt động trong lõi.
Khi Mặt trăng từ từ di chuyển khỏi Trái đất, ảnh hưởng của suy đoán giảm và máy phát điện từ trường sẽ yếu đi. Khoảng 2,5 tỷ năm trước, quá trình kết tinh trở thành cơ chế chi phối mà máy phát điện mặt trăng tiếp tục, tạo ra một từ trường yếu hơn tồn tại cho đến khi lõi ngoài cuối cùng kết tinh một tỷ năm trước.
Các nghiên cứu như thế này cũng có thể giúp giải quyết bí ẩn tại sao các hành tinh như Sao Kim và Sao Hỏa bị mất từ trường (góp phần thay đổi khí hậu thảm khốc) và làm thế nào Trái đất có thể mất đi một ngày nào đó. Xem xét tầm quan trọng của nó đối với khả năng cư trú, một sự hiểu biết lớn hơn về máy phát điện và từ trường cũng có thể giúp tìm kiếm các ngoại hành tinh có thể ở được.
