Misteri Magnetik Bulan Berusia 50 Tahun Terpecahkan?

Medan magnet Bulan, medan magnet yang menyaingi kekuatan Bumi. Sekarang, penelitian yang dipimpin oleh ahli geosains Universitas Brown mengusulkan penjelasan baru untuk misteri magnetik Bulan. Tidak jelas bagaimana benda seukuran Bulan bisa menghasilkan medan magnet sekuat itu. Tapi sekarang, penelitian yang diterbitkan dalam 'Nature Astronomy', telah menunjukkan bahwa formasi batuan raksasa yang tenggelam melalui mantel Bulan bisa menghasilkan jenis konveksi interior yang menghasilkan medan magnet yang kuat.

Proses tersebut bisa saja menghasilkan medan magnet yang kuat secara intermiten selama miliaran tahun pertama sejarah Bulan, kata para peneliti. Ukurannya seharusnya tidak dapat menghasilkan medan yang sekuat Bumi," kata Alexander Evans, asisten profesor ilmu Bumi, lingkungan dan planet di Brown dan rekan penulis studi dengan Sonia Tikoo dari Universitas Stanford.

"Tetapi alih-alih memikirkan bagaimana memberi daya pada medan magnet yang kuat secara terus-menerus selama miliaran tahun, mungkin ada cara untuk mendapatkan medan berintensitas tinggi sesekali. Model kami menunjukkan bagaimana hal itu bisa terjadi, dan itu konsisten dengan apa yang kami ketahui. tentang interior Bulan."

Badan planet diketahui menghasilkan medan magnet melalui apa yang dikenal sebagai dinamo inti. Panas yang hilang secara perlahan menyebabkan konveksi logam cair di inti planet. Pengadukan konstan bahan konduktif listrik adalah apa yang menghasilkan medan magnet. Begitulah medan magnet Bumi yang melindungi permukaan dari radiasi matahari yang paling berbahaya terbentuk. Bulan tidak memiliki medan magnet dan model intinya menunjukkan bahwa itu mungkin terlalu kecil dan tidak memiliki gaya konveksi untuk menghasilkan medan magnet yang kuat secara terus menerus.

Agar inti memiliki churn konvektif yang kuat, perlu membuang banyak panas. Dalam kasus Bulan awal, Evans mengatakan, mantel yang mengelilingi inti tidak lebih dingin dari inti itu sendiri. Karena panas inti tidak memiliki tempat untuk pergi, tidak ada banyak konveksi di inti. Tapi studi baru ini menunjukkan bagaimana batu yang tenggelam bisa memberikan dorongan konvektif intermiten. Kisah batu-batu yang tenggelam ini dimulai beberapa juta tahun setelah pembentukan Bulan. Sangat awal dalam sejarahnya, Bulan diperkirakan tertutup oleh lautan batuan cair.

Saat lautan magma yang luas mulai mendingin dan mengeras, mineral seperti olivin dan piroksen yang lebih padat daripada magma cair tenggelam ke dasar, sementara mineral yang kurang padat seperti anorthosite mengapung membentuk kerak. Magma cair yang tersisa kaya akan titanium serta elemen penghasil panas seperti thorium, uranium, dan potasium, jadi butuh sedikit lebih lama untuk mengeras. Ketika lapisan titanium ini akhirnya mengkristal tepat di bawah kerak, itu lebih padat daripada mineral pemadatan sebelumnya di bawahnya. Seiring waktu, formasi titanium tenggelam melalui batuan mantel yang kurang padat di bawahnya, sebuah proses yang dikenal sebagai penggulingan gravitasi. Untuk studi baru ini, Evans dan Tikoo memodelkan dinamika bagaimana formasi titanium itu akan tenggelam, serta efek yang mungkin mereka miliki ketika akhirnya mencapai inti Bulan.

Analisis, yang didasarkan pada komposisi Bulan saat ini dan perkiraan viskositas mantel, menunjukkan bahwa formasi tersebut kemungkinan akan pecah menjadi gumpalan kecil berdiameter 60 kilometer, dan tenggelam sebentar-sebentar selama sekitar satu miliar tahun. Ketika masing-masing gumpalan ini akhirnya mencapai dasar, mereka akan memberikan sentakan besar pada dinamo inti Bulan, para peneliti menemukan. Setelah bertengger tepat di bawah kerak Bulan, formasi titanium akan memiliki suhu yang relatif dingin - jauh lebih dingin daripada perkiraan suhu inti di suatu tempat antara 2.600 dan 3.800 derajat Fahrenheit.

Ketika gumpalan dingin bersentuhan dengan inti panas setelah tenggelam, ketidakcocokan suhu akan mendorong peningkatan konveksi inti - cukup untuk menggerakkan medan magnet di permukaan Bulan sekuat atau bahkan lebih kuat dari Bumi. anggap saja sedikit seperti setetes air mengenai wajan panas, "kata Evans. "Anda memiliki sesuatu yang sangat dingin yang menyentuh inti, dan tiba-tiba banyak panas dapat keluar. Itu menyebabkan pengadukan di inti meningkat, yang memberi Anda medan magnet kuat yang terputus-putus ini." peristiwa penurunan selama Miliaran tahun pertama keberadaan bulan, kata para peneliti, dan masing-masing bulan bisa menghasilkan medan magnet kuat yang bertahan sekitar satu abad atau lebih.

Evans mengatakan model magnetik intermiten tidak hanya menjelaskan kekuatan tanda magnet yang ditemukan dalam sampel batuan Apollo, tetapi juga untuk fakta bahwa tanda tangan magnetik sangat bervariasi dalam koleksi Apollo - dengan beberapa memiliki tanda magnet yang kuat sementara yang lain tidak.

"Model ini mampu menjelaskan intensitas dan variabilitas yang kita lihat dalam sampel Apollo sesuatu yang tidak dapat dilakukan oleh model lain," kata Evans. 

"Ini juga memberi kita beberapa batasan waktu pada peleburan bahan titanium ini, yang memberi kita gambaran yang lebih baik tentang evolusi awal Bulan," tambahnya.

Idenya juga cukup bisa diuji, kata Evans. Ini menyiratkan bahwa seharusnya ada latar belakang magnet lemah di Bulan yang diselingi oleh peristiwa berkekuatan tinggi ini. Itu harus terbukti dalam koleksi Apollo. Sementara tanda tangan magnet yang kuat dalam sampel Apollo menonjol seperti jempol yang sakit, tidak ada yang pernah benar-benar mencari tanda tangan yang lebih lemah, kata Evans. Kehadiran tanda-tanda lemah tersebut bersama dengan yang kuat akan memberikan ide baru ini dorongan besar, yang pada akhirnya dapat menghentikan misteri magnet Bulan.