지구의 자기력은 달에 영향을 미칩니다. 달의 자기장 - 풀리는 미스터리

달의 자기장이 이전에 생각했던 것보다 10억년 더 오래 존재해 왔다는 사실이 연구자들이 발견했습니다. 이번 발견은 달의 주요 미스터리 중 하나를 밝히고 지구 너머 거주 가능한 세계에 대한 탐색을 확장합니다.

오늘날 달에는 자기장이 없지만 항상 그런 것은 아닙니다. 42억5356억년 전 달의 자기장은 지구와 같았다. 이 장은 소위 달 발전기라고 불리는 달의 녹은 핵에서 액체의 원형 운동으로 인해 형성되었습니다.

TuiPhoto엔지니어 | 셔터스톡

과학자들은 자기장이 사라진 날짜를 알아내는 데 오랫동안 어려움을 겪어 왔습니다. 이전 연구에서는 이 장이 31억 9천만년 전에 완전히 사라졌는지, 아니면 더 약한 형태로 남아 있는지 확실히 말할 수 없었습니다.

이 질문에 답하기 위해 과학자들은 35억 6천만년 미만의 암석 샘플을 연구하기로 결정했다고 캐나다 러트거스 대학교(Rutgers University)의 행성 과학자이자 이번 연구의 공동 저자인 소니아 티쿠(Sonia Tiku)는 말했습니다.

버클리 캘리포니아 대학(미국)과 매사추세츠 공과대학(미국)의 티쿠(Tiku)와 그녀의 동료들은 1971년 아폴로 15호 임무를 통해 지구로 가져온 암석 조각을 분석했습니다. 샘플에는 더 큰 바위에서 떨어져 나온 현무암 조각이 포함되어 있습니다. 아르곤의 다양한 동위원소 비율을 바탕으로 연대를 측정한 결과, 현무암은 33억년 전에 분출된 용암에서 형성되었다는 사실이 밝혀졌습니다.

현무암 조각은 운석 충돌로 인해 광물이 녹을 때 형성된 유리질 물질로 서로 묶여 있습니다. 연구자들은 유리질 물질이 125억년 전에 형성되었다고 믿고 있습니다. 그 충격으로 인해 현무암의 철 함유 알갱이도 녹았습니다. 그들은 빠르게 냉각되면서 유리 물질로 재결정화되어 달의 자기장을 "기록"했습니다.

다양한 온도에서 일련의 실험을 거친 후, 연구팀은 달의 자기장이 지구보다 10배 더 약한 자기장을 가질 때 입자가 형성된다는 사실을 발견했습니다.

그러한 자기장은 우주비행사가 측정한 것보다 1,000배 더 강하며, 지구에서 생성되는 자기장보다 훨씬 더 강합니다.

티쿠는 달 발전기가 125억년 전에도 여전히 작동하고 있었다고 확신합니다. 자기장이 오랫동안 존재했다는 사실은 발전기가 일시적인 자기장만 생성할 수 있는 강한 충격의 결과였음을 배제합니다. 그러나 일시적인 자기장을 생성할 만큼 강한 충격은 거의 37억년 전에 끝났습니다. 아마도 여러 메커니즘이 역할을 했다고 Chiku는 말합니다.

달의 강한 자기장은 달의 맨틀에 대한 지구의 중력의 영향과 달의 액체 핵에서 소용돌이를 시작한 맨틀 변동에 의해 형성되었을 가능성이 높습니다. 그러나 달이 지구에서 멀어지고 중력의 당기는 힘이 약해짐에 따라 더 약한 장을 생성하는 또 다른 메커니즘이 우세해지기 시작했습니다.

달의 핵이 냉각되고 철이 응고되어 탄소, 황 등 가벼운 원소로 핵이 휘저어지면서 에너지가 방출되면서 약한 자기장이 형성됐을 가능성이 있다.

이 연구 결과는 생명체가 존재할 수 있는 외계 세계에 관한 한 중요합니다. 대기와 물의 존재에 중요한 요소인 일정한 자기장을 가질 수 있는 작은 행성체는 목록에서 제외될 수 없습니다.

달의 녹은 핵에 대한 예술가의 인상

에르난 카넬라스

달 자기장은 이전에 생각했던 것보다 10억년 늦게 사라졌다고 미국 행성 과학자들이 저널에 발표한 기사에서 보고했습니다. 과학 발전. 과학자들은 그것이 25억년 전에 존재할 수 있었다고 말합니다. 연구자들은 1971년 아폴로 15호 임무에서 얻은 달 암석 샘플을 연구한 후 이러한 결론에 도달했습니다.

오늘날 달에는 지구 자기장이 없지만 항상 그런 것은 아닙니다. 42억 5천만년에서 35억 6천만년 전 사이에 달의 자기장은 지구와 비슷했다고 믿어집니다. 과학자들에 따르면, 이는 위성의 용융된 핵 내부에서 액체의 격렬한 움직임에 의해 생성되었으며 이를 자기 발전기라고 합니다. 그러나 달 자기장이 정확히 언제 사라졌는지는 아직 알려지지 않았습니다. 이전 연구에서 행성 과학자들은 그것이 31억 9천만년 전에 완전히 사라졌는지, 아니면 단지 약한 형태로 계속 존재했는지 명확하게 말할 수 없었습니다.

이 질문에 답하기 위해 버클리 캘리포니아 대학교와 매사추세츠 공과 대학의 연구원들은 달 암석 조각을 분석했습니다. 주로 용융된 유리와 현무암 파편으로 만들어진 각력암 샘플은 Mare Imbrium 지역의 Dune 분화구에서 채취되었습니다. 아르곤 동위원소 비율 분석에 따르면 용암에서 형성된 현무암 입자는 약 33억년 전에 흘러나왔다. 조각들을 서로 묶는 유리 매트릭스는 약 10억~25억년 전 달에 운석이 떨어진 후에 형성되었을 가능성이 높습니다.

그러나 더 중요한 것은 가을 동안 현무암 내부의 철 입자가 녹아 금속이 원래의 자성을 잃었다는 것입니다. 유리가 냉각됨에 따라 철은 냉각되어 나침반 바늘처럼 달 자기장의 방향으로 자화되어 그 영향의 흔적을 유지합니다.

행성 과학자들은 아폴로 15호 달 탐사 임무에서 우주비행사가 반환한 샘플에서 발견된 20개의 상호 지향적인 금속 알갱이를 조사했습니다. 먼저 과학자들은 매우 민감한 자력계를 사용하여 샘플의 자연 자기 특성을 측정했습니다. 지구에 45년 이상 저장되면서 지구 자기장의 영향으로 곡물의 자화가 부분적으로 변경되었다는 점에 유의하는 것이 중요합니다. 그러나 저자들은 지구로 전달되기 전에도 철 알갱이가 한 방향으로 자화되었다는 간접적인 증거를 입증할 수 있었습니다. 그런 다음 산소 함량이 감소된 실험실 오븐에서 과학자들은 샘플을 고온(섭씨 600도에서 780도까지)으로 가열하는 동시에 알려진 유도를 통해 자기장에 샘플을 노출시켰습니다. 연구자들은 주변 온도가 증가함에 따라 암석의 자화가 어떻게 변하는지 측정했습니다.

“알려진 강도의 자기장에서 가열했을 때 [샘플]이 어떻게 자화되는지 확인한 다음 해당 자기장을 이전에 측정된 자연 자기장과 비교하면 이를 통해 고대 자기장이 어땠는지 알 수 있습니다. ”라고 작품의 저자 중 한 명인 Benjamin Weiss는 말합니다.

실험에 따르면 1~25억년 전에 달에는 5마이크로테슬라의 유도 자기장이 있었던 것으로 나타났습니다. 이는 30억~40억년 전보다 약 20배 정도 약한 수준이다. 연구원들에 따르면 이러한 큰 차이는 두 가지 다른 메커니즘이 달 발전기에 책임이 있음을 나타낼 수 있습니다. 특히 논문 저자들은 35억6000만년 전까지만 해도 달의 세차운동에 의해 자기발전기가 생성됐는데, 달이 지금보다 지구에 훨씬 더 가까웠기 때문이라고 주장한다. 그런 다음 위성이 우리에게서 멀어지면 아마도 또 다른 과정이 일어나서 수십억 년 동안 약한 자기장을 유지했을 것입니다. 연구자들은 이것이 열화학적 대류였다고 제안합니다. 그러다가 코어가 점차 냉각되면서 자기 발전기가 소멸되었습니다.

이제 연구자들은 달 자기장이 언제 완전히 사라지는지 알아보기 위해 더 어린 달 암석 샘플을 연구할 계획입니다.

최근 과학자들은 지구상의 생명체 출현에 자기장의 존재를 확인했습니다. 어린 태양으로부터 지구 대기를 구한 것은 바로 이것이었습니다. 또한, 자기장이 없다는 것은 화성에 가스 봉투가 있는 이유 중 하나로 간주됩니다.

크리스티나 울라소비치

지구 자기장은 태양에서 우리에게 오는 전하 입자와 방사선으로부터 우리를 지속적으로 보호합니다. 이 방패는 지구 외핵(지오다이나모)에서 엄청난 양의 녹은 철이 빠르게 이동하여 생성됩니다. 자기장이 오늘날까지 지속되기 위해 고전 모델에서는 지난 43억년 동안 핵이 섭씨 3,000도 냉각될 것으로 예상합니다.

그러나 프랑스 국립과학연구센터와 블레즈 파스칼 대학 연구팀은 코어의 온도가 300도 정도 떨어지는 데 그쳤다고 보고했다. 이전에는 무시되었던 달의 작용이 온도차를 보상하고 지구다이너모를 유지했습니다. 이 연구는 2016년 3월 30일 지구 및 행성 과학 레터(Earth and Planetary Science Letters) 저널에 게재되었습니다.

지구 자기장 형성에 대한 고전적 모델은 역설을 불러일으켰습니다. 지오다이나모가 작동하려면 지구는 40억년 전에 완전히 녹아야 하고, 지구 핵은 6,800도에서 오늘날 3,800도까지 천천히 냉각되어야 합니다. 그러나 가장 오래된 탄산염과 현무암 구성에 대한 지구화학적 연구와 함께 행성 내부 온도의 초기 진화에 대한 최근 모델링은 그러한 냉각을 뒷받침하지 않습니다. 따라서 연구자들은 지구다이나모에 또 다른 에너지원이 있다고 제안합니다.

지구는 약간 평평한 모양과 극을 중심으로 회전하는 기울어진 회전축을 가지고 있습니다. 맨틀은 달의 조석 효과로 인해 탄력적으로 변형됩니다. 연구자들은 이 효과가 외핵에서 녹은 철의 움직임을 지속적으로 자극하여 지구 자기장을 생성할 수 있음을 보여주었습니다. 우리 행성은 지구-달-태양 시스템의 중력 회전 에너지 전달을 통해 지속적으로 3조 7천억 와트의 전력을 공급받으며, 지오다이나모에서는 1조 개 이상의 전력을 사용할 수 있는 것으로 추정됩니다. 이 에너지는 지구 자기장을 생성하기에 충분하며 달과 함께 고전 이론의 주요 역설을 설명합니다. 행성 자기장에 대한 중력의 영향은 목성의 위성 Io와 Europa뿐만 아니라 여러 외계 행성의 예를 통해 오랫동안 확인되었습니다.

지구의 자전축이나 자전 방향, 달의 궤도가 모두 규칙적이지 않기 때문에 이들의 결합 효과는 불안정하고 지오다이나모에 변동을 일으킬 수 있습니다. 이 과정은 외핵과 지구 맨틀 경계의 열 펄스 중 일부를 설명할 수 있습니다.

따라서 새로운 모델은 달이 지구에 미치는 영향이 조수를 훨씬 뛰어넘는다는 것을 보여줍니다.

지구는 약간 평평한 모양과 극을 중심으로 회전하는 기울어진 회전축을 가지고 있습니다. 맨틀은 달의 조석 효과로 인해 탄력적으로 변형됩니다. 연구자들은 이 효과가 외핵에서 녹은 철의 움직임을 지속적으로 자극하여 지구 자기장을 생성할 수 있음을 보여주었습니다.

우리 행성은 지구-달-태양 시스템의 중력 회전 에너지 전달을 통해 지속적으로 3조 7천억 와트의 전력을 공급받으며, 지오다이나모에서는 1조 개 이상의 전력을 사용할 수 있는 것으로 추정됩니다. 이 에너지는 지구 자기장을 생성하기에 충분하며 달과 함께 고전 이론의 주요 역설을 설명합니다. 행성 자기장에 대한 중력의 영향은 목성의 위성 Io와 Europa뿐만 아니라 여러 외계 행성의 예를 통해 오랫동안 확인되었습니다.

따라서 새로운 모델은 달이 지구에 미치는 영향이 조수를 훨씬 뛰어넘는다는 것을 보여줍니다.

동시에 달이 지구의 핵을 혼합하는 데 관여하고 있다는 제안도 있습니다. 달은 지구의 핵심을 혼합하는 데 관여할 수 있습니다. 연구 후 프랑스 과학자들은 Earth and Planetary Science Letters 페이지에 명시된 바와 같이 이러한 결론에 도달했습니다.

프랑스의 행성 과학자와 지구물리학자에 따르면, 달은 조석력의 도움으로 지구의 핵을 혼합하여 지자기장을 유지할 수 있다고 합니다. 알려진 바와 같이 자기장은 전하를 띤 우주 입자로부터 지구를 보호하지만 지구 덕분에 그렇게 오랫동안 유지되지는 않았을 것입니다.

달이 철과 니켈의 액체 외핵을 혼합하는 데 도움을 주는 버전이 있는데, 이는 이러한 요소가 냉각되는 것을 방지하고 활동을 계속할 수 있도록 해줍니다. 이전에 생각했던 것처럼 지자기장의 작동은 지구의 자전과 내부층과 외부층 사이의 온도차에 의해 보장됩니다.

과학자들은 외핵이 43억년에 걸쳐 54,000도 냉각되어야 한다고 계산했지만, 결국 그들은 단지 몇백도만 냉각되었습니다. 이는 지구 자기장의 메커니즘이 외부 메커니즘의 영향도 받는다는 것을 의미합니다. 이는 달의 중력장으로 인해 발생하는 조석력일 수 있습니다.

조석력으로 인해 지구가 받는 에너지는 행성 자기장의 올바른 작동에 충분해야 합니다.