Uma nova análise das rochas da lua fixa o final do dínamo lunar, o processo pelo qual a lua gerou um campo magnético. As descobertas sugerem que o campo magnético da lua foi produzido pela precipitação de um núcleo de ferro cristalizado.
Uma bússola convencional seria pouco útil na Lua, que hoje não possui um campo magnético global.
Mas a lua produziu um campo magnético bilhões de anos atrás e provavelmente era ainda mais forte do que o campo da Terra hoje. Os cientistas acreditam que este campo lunar, como o da Terra, foi gerado por um poderoso dínamo – a agitação do núcleo da lua. Em algum momento, esse dínamo e o campo magnético que ele gerou desapareceram.
Agora, cientistas do MIT e de outros lugares determinaram o tempo do fim do dínamo lunar, para cerca de 1 bilhão de anos atrás. Os resultados aparecem na revista Science Advances.
O novo timing exclui algumas teorias sobre o que impulsionou o dínamo lunar em seus estágios posteriores e favorece um mecanismo específico: a cristalização do núcleo. À medida que o núcleo de ferro interno da lua se cristalizava, o fluido eletricamente carregado do núcleo líquido era agitado de forma flutuante, produzindo o dínamo.
“O campo magnético é uma coisa nebulosa que permeia o espaço, como um campo de força invisível”, diz Benjamin Weiss, professor de ciências da terra, atmosféricas e planetárias do MIT. “Mostramos que o dínamo que produziu o campo magnético da lua morreu entre 1,5 e 1 bilhão de anos atrás e parece ter sido alimentado de maneira semelhante à Terra”.
Os co-autores de Weiss no papel são os co-autores Saied Mighani e Huapei Wang, bem como Caue Borlina e Claire Nichols do MIT, juntamente com David Shuster da Universidade da Califórnia em Berkeley.
Teorias do dínamo de duelo
Nos últimos anos, o grupo Weiss e outros descobriram sinais de um forte campo magnético, de cerca de 100 microteslas, em rochas lunares de até 4 bilhões de anos. Para comparação, o campo magnético da Terra hoje é de cerca de 50 microteslas.
Em 2017, o grupo de Weiss estudou uma amostra coletada do projeto Apollo da NASA e encontrou vestígios de um campo magnético muito mais fraco, abaixo de 10 microteslas, em uma rocha lunar que eles determinaram ter cerca de 2,5 bilhões de anos. Seu pensamento na época era que talvez dois mecanismos para o dínamo lunar estivessem em jogo: o primeiro poderia ter gerado um campo magnético anterior muito mais forte, cerca de 4 bilhões de anos atrás, antes de ser substituído por um segundo mecanismo de vida mais longa que sustentava um campo muito mais fraco, até pelo menos 2,5 bilhões de anos atrás.
“Existem várias idéias para quais mecanismos impulsionaram o dínamo lunar, e a pergunta é: como você descobre qual deles fez isso?”, Diz Weiss. “Acontece que todas essas fontes de energia têm vida útil diferente. Portanto, se você descobrir quando o dínamo foi desligado, poderá distinguir entre os mecanismos propostos para o dínamo lunar. Esse foi o objetivo deste novo artigo. “
A maioria dos estudos magnéticos das amostras lunares das missões Apollo são de rochas antigas, com idades entre 3 e 4 bilhões de anos. Essas são rochas que vomitaram como lava em uma superfície lunar muito jovem e, enquanto esfriavam, seus grãos microscópicos alinhavam-se na direção do campo magnético da lua. Grande parte da superfície da lua está coberta por essas rochas, que permaneceram inalteradas desde então, preservando um registro do antigo campo magnético.
No entanto, as rochas lunares cujas histórias magnéticas começaram há menos de 3 bilhões de anos atrás foram muito mais difíceis de encontrar porque a maior parte do vulcanismo lunar havia cessado nessa época.
“Os últimos 3 bilhões de anos de história lunar têm sido um mistério, porque quase não há registro de rock”, diz Weiss.
“Pequenas bússolas”
No entanto, ele e seus colegas identificaram duas amostras de rocha lunar, coletadas por astronautas durante as missões da Apollo, que parecem ter sofrido um impacto maciço cerca de um bilhão de anos atrás e, como resultado, foram derretidas e soldadas de forma a que suas registro magnético antigo foi praticamente apagado.
A equipe levou as amostras de volta ao laboratório e analisou primeiro a orientação dos elétrons de cada rocha, que Weiss descreve como “pequenas bússolas” que se alinham na direção de um campo magnético existente ou aparecem em orientações aleatórias na ausência de um. Para as duas amostras, a equipe observou o último: configurações aleatórias de elétrons, sugerindo que as rochas se formaram em um campo magnético extremamente fraco a essencialmente zero, de não mais que 0,1 microteslas.
A equipe então determinou a idade de ambas as amostras usando uma técnica de datação radiométrica que Weiss e Shuster foram capazes de adaptar para este estudo.
A equipe submeteu as amostras a uma bateria de testes para verificar se eram realmente bons gravadores magnéticos. Em outras palavras, uma vez que foram reaquecidos por algum impacto maciço, eles ainda poderiam ter sido sensíveis o suficiente para registrar até um campo magnético fraco na Lua, se ele existisse?
Para responder a isso, os pesquisadores colocaram ambas as amostras em um forno e as explodiram com altas temperaturas para apagar efetivamente seu registro magnético, depois expuseram as rochas a um campo magnético gerado artificialmente no laboratório enquanto esfriavam.
Os resultados confirmaram que as duas amostras eram de fato gravadores magnéticos confiáveis ??e que a força de campo que mediram inicialmente, de 0,1 microteslas, representou com precisão o valor máximo possível do campo magnético extremamente fraco da lua há 1 bilhão de anos. Weiss diz que um campo de 0,1 microteslas é tão baixo que é provável que o dínamo lunar tenha terminado nesse período.
As novas descobertas estão alinhadas com a vida útil prevista da cristalização do núcleo, um mecanismo proposto para o dínamo lunar que poderia ter gerado um campo magnético fraco e de longa duração na parte posterior da história da lua. Weiss diz que, antes da cristalização do núcleo, um mecanismo conhecido como precessão pode ter alimentado um dínamo muito mais forte, embora com vida mais curta. A precessão é um fenômeno pelo qual a concha externa sólida de um corpo como a lua, próximo a um corpo muito maior como a Terra, oscila em resposta à gravidade da Terra. Essa oscilação agita o fluido no núcleo, da mesma forma que tomar uma xícara de café agita o líquido por dentro.
Cerca de 4 bilhões de anos atrás, a lua infantil provavelmente estava muito mais próxima da Terra do que é hoje e muito mais suscetível aos efeitos gravitacionais do planeta. À medida que a lua se afastava lentamente da Terra, o efeito da precessão diminuía, enfraquecendo o dínamo e o campo magnético. Weiss diz que é provável que, há cerca de 2,5 bilhões de anos atrás, a cristalização do núcleo tenha se tornado o mecanismo dominante pelo qual o dínamo lunar continuou, produzindo um campo magnético mais fraco que continuou a se dissipar à medida que o núcleo da lua finalmente se cristalizou completamente.
O grupo está olhando para medir a direção do antigo campo magnético da lua na esperança de obter mais informações sobre a evolução da lua.
Publicado em 04/01/2020
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