科学者たちは何十年もの間、およそ45億年前に地球と火星サイズの物体が衝突した結果として、地球と月のシステムが形成されたと考えてきました。ジャイアントインパクト仮説として知られているこの理論は、地球と月の構造と構成が似ている理由を説明しています。興味深いことに、科学者達はまた、その初期の歴史の間に、月が磁気圏を持っていたと決定しました-今日の地球がそうであるように。
ただし、MITの研究者が主導した新しい研究（NASAの支援による）は、かつて、月の磁場が実際には地球の磁場よりも強い可能性があることを示しています。彼らはまた、この分野がいつ始まるかについてより厳しい制約を課すことができ、それは約10億年前に起こったであろうと主張した。これらの調査結果は、月の磁場を時間の経過とともに駆動するメカニズムの謎を解決するのに役立ちました。
最近ジャーナルに掲載された研究 科学の進歩は、MITの地球大気圏惑星科学局の実験的岩石物理学者であるSaied Mighaniが主導しました。彼は、カリフォルニア大学バークレー校のバークレー地質年代学センターのメンバーと中国地球科学大学のメンバーとともに、有名なEAPS教授であるベンジャミンワイス博士の支援を得て参加しました。
要約すると、地球の磁場は私たちが知っているように生命にとって不可欠です。入ってくる太陽風粒子が地球に到達すると、それらはこの場によって偏向され、地球の前でバウショックを形成し、その後ろでマグネトテイルを形成します。残りの粒子は、大気と相互作用する磁極に堆積し、極北半球と南半球に見られるオーロラを引き起こします。
この磁場がなければ、地球の大気は何十億年にもわたって太陽風によってゆっくりと取り除かれ、冷たく乾燥した場所になっていたでしょう。これは、火星で起こったことと考えられています。火星では、42億から37億年前にかつては厚い大気が枯渇し、その結果、その表面の液体の水がすべて失われたか、凍結しました。
ワイスのグループは長年にわたり、約40億年前の月の岩石の研究を通じて、月にも約100マイクロテスラの強磁場が存在していたことを実証してきました（一方、現在の地球では約50マイクロテスラ）。 2017年、彼らはアポロ宇宙飛行士が収集した約25億年前の日付のサンプルを調査し、はるかに弱い磁場（10マイクロテスラ未満）を発見しました。
つまり、月の磁場は40億から25億年前に5倍に弱まり、その後約10億年前に完全に消えました。当時、ワイスと彼の同僚は、おそらく月の内部にこの変化の原因となった2つの発電機構があったと理論づけました。
要するに、彼らは最初のダイナモ効果が約40億年前にはるかに強い磁場を生成したかもしれないと主張しました。その後、25億年前に、より長寿命であるがはるかに弱い磁場を維持する2番目のダイナモに置き換えられました。ワイス博士がMITニュースリリースで説明したように：
「月のダイナモを動かしたメカニズムにはいくつかのアイデアがあり、問題は、どのメカニズムが月のダイナモを動かしたのかをどのようにして理解するのですか？これらすべての電源の寿命は異なることがわかりました。したがって、ダイナモがオフになったときを把握できれば、月ダイナモに提案されているメカニズムを区別できます。それがこの新しい論文の目的でした。」
これまで、30億年未満の月の岩を入手することは大きな課題でした。この理由は、40億年前に月で一般的であった火山活動が約30億年前に終わったという事実に関係しています。幸いなことに、MITチームは、10億年前の衝撃によって作成されたアポロ宇宙飛行士が入手した月の岩の2つのサンプルを特定することができました。
これらの岩石は衝撃によって溶けてから再固化し、その過程でそれらの磁気記録が消去されていましたが、チームはそれらの岩石をテストしてそれらの磁気署名を再構築することができました。まず、岩の電子の向きを分析しました。これは、既存の磁場の方向に整列するか、磁場がない場合はランダムな向きに現れるため、ワイスが「小さな羅針盤」と表現しているためです。
どちらのサンプルでも、チームは後者を観察しました。これは、岩石が0.1マイクロテスラ以下の非常に弱い磁場で形成されたことを示唆しています（おそらくまったく存在しない）。これに続いて、WeissとDavid L. Shuster（Berkeley Geochronology Centerの研究者であり、この研究の共同執筆者）がこの研究に採用した放射年代測定法が採用されました。これらの結果は、岩が実際に10億年前のものであることを確認しました。
最後に、チームはサンプルにヒートテストを実施し、衝撃時に良好な磁気記録を提供できるかどうかを判断しました。これは、両方のサンプルをオーブンに入れ、衝撃によって作成された種類の高温にそれらをさらすことで構成されていました。彼らが冷えるにつれて、彼らは実験室で人工的に生成された磁場にそれらをさらし、彼らがそれを記録できることを確認しました。
これらの結果は、チームによって最初に測定された磁気強度（0.1マイクロテスラ）が正確であり、10億年前までに月の磁場に動力を与える発電機が終了した可能性が高いことを確認しています。ワイスが言ったように：
「磁場は、目に見えない力場のように、宇宙に浸透するこの漠然としたものです。月の磁場を生成するダイナモが15億から10億年前のどこかで亡くなり、地球に似た方法で動力が供給されたように見えることを示しました。」
前述のように、この研究は、後の段階で月のダイナモを駆動したものを取り巻く議論を解決するのにも役立ちます。複数の理論が提案されていますが、これらの新しい発見は、コア結晶化が原因であるという理論と一致しています。基本的に、この理論は、月の内核が時間とともに結晶化し、帯電した流体の流れを遅くし、ダイナモを停止させると述べています。
ワイスは、これに先立って、歳差運動が、強力な磁場を生成するはるかに強力な（しかし短命の）ダイナモに電力を供給する原因であった可能性があることを示唆しています。これは、40億年前、月が地球に非常に接近して軌道を回っていたと考えられているという事実と一致しています。これにより、地球の重力が月にはるかに大きな影響を与え、そのマントルがぐらつき、コアの活動をかき混ぜるようになります。
月がゆっくりと地球から遠ざかるにつれて、歳差運動の影響は減少し、磁場を生成するダイナモは弱まるでしょう。約25億年前までに、結晶化が月のダイナモが続く主要なメカニズムになり、より弱い磁場が生成され、最終的に10億年前に外側のコアが結晶化するまで持続しました。
このような研究は、金星や火星のような惑星が磁場を失った理由（大変動の気候変動の原因）や、地球がいつの日かそれ自体を失うのかという謎の解決にも役立ちます。住みやすさへのその重要性を考慮すると、ダイナモと磁場の理解が深まると、住むことができる太陽系外惑星の探索にも役立ちます。
