Der fehlende Magnetismus des antiken Mondes

0

Simulationen schließen Plasmen, die durch Meteoriteneinschläge verursacht werden, als Quelle des Mondmagnetismus aus und unterstützen den Vorschlag, dass der alte Mond einen Kerndynamo erzeugte.
Heute fehlt dem Mond ein globales Magnetfeld, aber das war nicht immer der Fall. Raumfahrtmessungen der Mondkruste und Mondgestein, das von den Apollo-Missionen geborgen wurde, enthalten Restmagnetisierungen, die sich vor 4 bis 3,5 Milliarden Jahren in einem Magnetfeld gebildet haben, das in seiner Stärke mit dem der Erde vergleichbar ist. Wissenschaftler haben argumentiert, dass die Quelle dafür ein Dynamo war – ein Magnetfeld, das durch den aufgewühlten, geschmolzenen Metallkern des Mondes erzeugt wurde. Forschungen deuten jedoch darauf hin, dass der vermutlich kleine Kern des Mondes nicht in der Lage war, genügend Energie zu erzeugen, um das alte Magnetfeld aufrechtzuerhalten, das Planetenforscher aus den Gesteinen abgeleitet haben.
In einem kürzlich erschienenen Artikel in Science Advances untersuchten die Wissenschaftlerin Rona Oran und der Professor für Planetenwissenschaften Ben Weiss vom MIT Department of Earth, Atmospheric and Planetary Sciences die Plausibilität einer alternativen Hypothese, die seit den 1980er Jahren im Raum steht und die Restmagnetisierung in der Mondkruste erzeugen könnte: transiente Plasmen, die durch Meteoriteneinschläge erzeugt werden. Hier beschreiben sie einige ihrer Ergebnisse.

F: Was ist die “Impaktplasma”-Hypothese, und warum wird sie immer noch als möglicher Mechanismus zur Erklärung des alten Magnetismus des Mondes in Betracht gezogen?
Oran: Es gibt zwei Haupthypothesen, die zur Erklärung des uralten Magnetfeldes des Mondes vorgebracht wurden. Die eine ist, dass der Mond einst einen Dynamo erzeugte.

Die größte Herausforderung für diese Theorie war, dass der Mond viel kleiner als die Erde ist und nicht genug Energie hat, um ein Oberflächenmagnetfeld mit der hohen Intensität zu erzeugen, die aus den Analysen der Apollo-Proben und der Kruste abgeleitet wurde.
Weiss: Eine seit langem bestehende Alternativhypothese besagt, dass die Quelle des Feldes nicht das Innere des Mondes selbst war, sondern Meteoriteneinschläge auf der Oberfläche.

Insbesondere wurde vorgeschlagen, dass sich Impaktplasmen – hochleitfähige Flüssigkeiten, die durch die Verdampfung der Mondoberfläche entstehen – um den Mond herum ausbreiten und ihn verschlingen.

Dabei würden die Plasmen das interplanetare Magnetfeld, bekannt als Sonnenwind, komprimieren und verstärken.

Die Felder würden dann in die Mondkruste induziert werden, und das verstärkte Feldsignal würde dann im Boden auf der anderen Seite des Mondes zu sehen sein.

Diese Hypothese wird zum Teil durch Beobachtungen von vier jungen, großen Kratern unterstützt, die starke und große magnetische Signale auf der gegenüberliegenden Seite des Mondes aufweisen.
F: Wie haben Sie das Modell des Einschlagplasmas auf seine Plausibilität hin untersucht und warum konnten Sie es als Hauptverdächtigen ausschließen?
Weiss: Wir haben diese Idee getestet, indem wir die ersten Simulationen von Impaktplasmen durchgeführt haben, die selbstkonsistent die Physik berücksichtigen, die die Erzeugung und den Zerfall des Magnetfeldes bestimmt.
Oran: Einer der Gründe, warum diese Hypothese noch nicht auf diese Weise getestet wurde, war, dass die Werkzeuge, die wir benutzt haben, der Disziplin der Weltraumwissenschaften angehören; niemand hat sie bisher auf dieses Problem angewendet.

Dann haben Ben, der Paläomagnetismus erforscht, und ich gemeinsam daran gearbeitet und gezeigt, dass die Hypothese der Impaktplasmen nicht funktionieren kann.
Die Entwicklung von magnetisierten Plasmen ist ein komplexer Prozess, bei dem sich der Fluss des Plasmas und die elektromagnetischen Felder in Reaktion aufeinander verändern.

Nur wenn man die Plasmen und das Magnetfeld gleichzeitig simuliert, kann man ein realistisches Bild des Prozesses bekommen.
Wir haben festgestellt, dass man, egal was man macht, egal wie man damit spielt, was den Ort des Aufpralls, die Richtung und die Richtung des anfänglichen Feldes angeht, nicht genug magnetische Energie aus diesen Aufprallplasmen erzeugen kann.

Das liegt daran, dass man sich den Mondkörper wie einen gigantischen kugelförmigen Widerstand vorstellen kann, der im Grunde alle Ströme abtötet, die diese Magnetfelder in ihn zu induzieren versuchen.

Anstatt also starke Magnetfelder in der Kruste zu haben, die durch den Einschlag verursacht werden, erzeugen wir diese Felder, aber sie zerstreuen sich innerhalb von Minuten, so dass man am Ende das Gestein aufheizt. Wir haben also genau den gegenteiligen Effekt von dem gesehen, was wir ursprünglich finden wollten.
F: Was sagt uns Ihre Entdeckung über die Entwicklung des Mondes, seines Magnetismus und ähnlicher planetarer Körper? Und welche Fragen bleiben offen?
Weiss: Wenn die Impaktfeld-Hypothese richtig wäre, würde das bedeuten, dass die Restmagnetisierung, die wir auf der Oberfläche des Mondes finden, im Wesentlichen nichts über die geophysikalische und thermische Entwicklung seines Inneren aussagt.

Dies hätte wiederum tiefgreifende Auswirkungen auf das Aufspüren der magnetischen Geschichte des Mondes und sogar auf das Verständnis der Aufzeichnung der Restmagnetisierung, die auf anderen luftlosen Körpern wie Merkur, der eine Kraterbildung aufweist, und Asteroiden, die laut Meteoriten eine Magnetisierung der Kruste aufweisen könnten, gefunden wurde. Da wir nun gezeigt haben, dass die Impaktfeld-Hypothese den größten Teil des Mondmagnetismus nicht erklären kann, unterstützt dies die Kerndynamo-Hypothese für den Magnetismus auf dem Mond und anderen Körpern.
Oran: Giv

Share.

Leave A Reply