Circa quattro miliardi di anni fa, la Luna aveva un campo magnetico forte quanto lo è oggi il campo magnetico terrestre. Come la Luna, con un nucleo molto più piccolo di quello terrestre, avrebbe potuto avere un campo magnetico così forte è stato un problema irrisolto nella storia dell'evoluzione della Luna.

Scienziato Aaron Scheinberg di Princeton, con Krista Soderlund dell'Istituto di geofisica dell'Università del Texas, e Linda Elkins-Tanton dell'Arizona State University, deciso a determinare cosa potrebbe aver alimentato questo primo campo magnetico lunare. I loro risultati e un nuovo modello su come ciò possa essere accaduto, sono stati recentemente pubblicati in Lettere di Scienze della Terra e dei Pianeti .

Un nuovo modello

Il campo magnetico terrestre protegge il nostro pianeta deviando la maggior parte del vento solare, le cui particelle cariche altrimenti strapperebbero via lo strato di ozono che protegge la Terra dalle dannose radiazioni ultraviolette.

Mentre il campo magnetico terrestre è generato dai movimenti del suo nucleo esterno di metallo liquido convettivo, conosciuta come la dinamo, il nucleo della Luna è troppo piccolo per aver prodotto un campo magnetico di quella grandezza.

Così, il team di ricerca ha proposto un nuovo modello di come il campo magnetico avrebbe potuto raggiungere livelli simili alla Terra. In questo scenario, la dinamo non è alimentata dal piccolo nucleo metallico della Luna, ma da un pesante strato di roccia fusa (liquida) che si trova sopra di esso.

In questo modello proposto, lo strato più basso del mantello lunare si scioglie per formare un "oceano di magma basale" ricco di metalli che si trova sopra il nucleo metallico della Luna. La convezione in questo strato aziona quindi la dinamo, creando un campo magnetico.

"L'idea di una dinamo oceanica di magma basale era stata proposta per il campo magnetico della Terra primitiva, e ci siamo resi conto che questo meccanismo può essere importante anche per la Luna, ", afferma il coautore Soderlund.

Soderlund spiega inoltre che si pensa che alla base del mantello lunare esista ancora uno strato parzialmente fuso. "Un forte campo magnetico è più facile da ottenere sulla superficie della Luna se la dinamo opera nel mantello piuttosto che nel nucleo, " lei dice, "perché l'intensità del campo magnetico diminuisce rapidamente quanto più si è lontani dalla regione della dinamo."

Nelle simulazioni della dinamo centrale della Luna condotte dal team, continuarono a scoprire che lo strato inferiore del mantello lunare si stava surriscaldando e fondendo. Inizialmente, hanno cercato di concentrarsi su casi senza fondersi che erano più facili da modellare, ma alla fine hanno ritenuto che il processo di fusione fosse la chiave del loro nuovo modello.

"Una volta che abbiamo iniziato a pensare a quella fusione come una caratteristica, invece di un bug, "dice Scheinberg, "i pezzi hanno iniziato a combaciare e ci siamo chiesti se la fusione che abbiamo visto nei modelli potesse produrre un oceano di magma ricco di metalli per alimentare il forte campo iniziale".

Un successivo campo magnetico debole

Più avanti nell'evoluzione della Luna (circa 3,56 miliardi di anni fa), ci sono anche prove che il forte campo magnetico che esisteva intorno alla Luna alla fine divenne un debole campo magnetico, uno che è continuato fino a tempi relativamente recenti. Il nuovo modello del team può anche aiutare a spiegare questo fenomeno.

"Il nostro modello offre un'elegante soluzione potenziale, "dice Scheinberg. "Mentre la Luna si raffreddava, l'oceano di magma si sarebbe solidificato, mentre la dinamo centrale avrebbe continuato a creare il campo debole successivo."

"Siamo entusiasti di questo risultato perché spiega le osservazioni fondamentali sulla Luna:è presto, forte campo magnetico e il suo successivo indebolimento e poi scomparsa, utilizzando processi di primo ordine già supportati da altre osservazioni, " aggiunge il coautore Elkins-Tanton.

Oltre a fornire un nuovo modello da cui partire, questa ricerca può anche fornire una migliore comprensione della generazione di campi magnetici planetari in altre parti del nostro sistema solare e oltre.

"Dinamo oceaniche di magma basale, come quello del nostro modello, potrebbe essere stato un evento comune nei pianeti rocciosi come la Terra e Marte, "dice Scheinberg.