Четыре с половиной миллиарда лет назад Солнце бомбардировало Землю сильными выбросами радиации. Потоки заряженных частиц, называемые солнечным ветром, угрожали нашей атмосфере. И в те времена планета была непригодной для жизни. Но магнитный щит Луны, возможно, помог Земле сохранить атмосферу и, в конечном итоге, развить жизнь и условия для жизни. Об этом
- Похоже, что Луна давала существенный защитный барьер от солнечного ветра Земле, который имел решающее значение для способности Земли поддерживать свою атмосферу в то время. Мы с нетерпением ждем продолжения этих выводов, когда NASA отправит астронавтов на Луну в рамках программы "Артемида", которая вернет критические образцы Южного полюса Луны, - отметил главный научный сотрудник NASA и ведущий автор исследования Джим Грин.
Согласно популярным теориям, Луна сформировалась 4,5 миллиарда лет назад, когда объект размером с Марс под названием Тейя врезался в протоземлю, когда нашей планете было менее 100 миллионов лет. Обломки столкновения образовали Луну, а другие - соединились с Землей. Из-за силы притяжения присутствие Луны стабилизировало ось вращения Земли. В то время наша планета вращалась намного быстрее, один день длился 5 часов. И сама Луна была намного ближе. Когда гравитация Луны воздействовала на земные океаны, вода слегка нагревалась, эта энергия рассеивалась и это привело к тому, что спутник отдалился от Земли со скоростью 1,5 дюйма в год.
Четыре миллиарда лет назад Луна была в три раза ближе к Земле, чем сегодня. Ученые когда-то думали, что у Луны никогда не было глобального магнитного поля, потому что у нее маленькое ядро. Магнитное поле заставляет электрические заряды двигаться по невидимым линиям, которые наклоняются у спутника на полюсах.
Давно известно о магнитном поле Земли, которое создает красивые полярные сияния в Арктике и Антарктике. Оно также заставляет электрические заряды перемещаться по его невидимым линиям. Движение жидкого железа и никеля глубоко внутри нашей планеты генерирует магнитные поля, которые составляют защитный слой, окружающий Землю, магнитосферу. Но благодаря исследованиям образцов лунной поверхности ученые выяснили, что на Луне когда-то тоже была магнитосфера. Как и на Земле, тепло от образования Луны могло удерживать железо внутри, хотя и не так долго из-за небольшого размера.
- Это как печь торт: вы достаете его из духовки и он остывает. Чем больше масса, тем больше времени требуется, чтобы остыло, - пояснил Грин.
В новом исследование смоделировали поведение магнитных полей Земли и Луны около 4 миллиардов лет назад. Ученые создали компьютерную модель, чтобы посмотреть на поведение магнитных полей в двух положениях на их соответствующих орбитах. Таким образом стало понятно, что когда-то магнитосфера Луны служила барьером для резкого солнечного излучения, падающего на систему Земля-Луна. Это потому, что, согласно компьютерной модели, магнитосферы Земли и ее спутника были бы магнитно связаны в полярных регионах.
Высокоэнергетические частицы солнечного ветра не могли полностью проникнуть через связанное магнитное поле и отделить атмосферу. Но был и атмосферный обмен. Экстремальный ультрафиолетовый свет от Солнца отделял электроны от нейтральных частиц в самой верхней атмосфере Земли, и делал эти частицы заряженными, что позволяло им путешествовать на Луну вдоль линий магнитного поля. Возможно, это также способствовало тому, что спутник в те далекие времена имел тонкую атмосферу.
Открытие азота в образцах лунных горных пород подтверждает идею о том, что атмосфера Земли, в которой преобладает азот, способствовала формированию древней атмосферы Луны и ее коры. Ученые подсчитали, что эта ситуация с общим магнитным полем, когда магнитосферы Земли и Луны соединены, могла сохраняться от 4,1 до 3,5 миллиардов лет назад.
Со временем, когда внутренняя часть Луны остыла, наш ближайший сосед потерял свою магнитосферу, а затем и атмосферу. Поле исчезло примерно 1,5 миллиарда лет назад. Без магнитного поля солнечный ветер уносил атмосферу. По этой же причине Марс лишился своей атмосферы.
Исследователи считают, что если наша Луна сыграла важную роль в защите планеты от вредного излучения в критически раннее время, то аналогично могут воздействовать и другие спутники вокруг земных экзопланет. Это может способствовать обитаемости планет.
В рамках программы "Артемида" ученых особенно интересуют области Южного полюса Луны, которые не видели солнечного света в течение миллиардов лет, потому что солнечные частицы не уносили бы летучие вещества. Например, азот и кислород, возможно, переместились с Земли на Луну вдоль силовых линий магнитного поля и застряли в породах.
