Desde la era de Apolo, los científicos han sabido que la Luna tenía algún tipo de campo magnético en el pasado, pero no tiene uno ahora. Nuevos estudios de muestras lunares del Apolo responden algunas de estas preguntas, pero también crean muchas más preguntas para ser respondidas.
Las muestras lunares devueltas por las misiones Apolo muestran evidencia de magnetización. Las rocas se magnetizan cuando se calientan y luego se enfrían en un campo magnético. A medida que se enfrían por debajo de la temperatura de Curie (aproximadamente 800 grados C, dependiendo del material), las partículas metálicas en la roca se alinean a lo largo de los campos magnéticos ambientales y se congelan en esa posición, produciendo una magnetización remanente.
Esta magnetización también se puede medir desde el espacio. Los estudios de satélites en órbita muestran que la magnetización de la Luna se extiende mucho más allá de las regiones muestreadas por los astronautas del Apolo. Toda esta magnetización significa que la Luna debe haber tenido un campo magnético en algún momento de su historia temprana.
La mayoría de los campos magnéticos que conocemos en el Sistema Solar son generados por una dinamo. Básicamente, esto implica convección en un núcleo líquido metálico, que efectivamente mueve los electrones de los átomos metálicos, creando una corriente eléctrica. Esta corriente induce un campo magnético. Se cree que la convección misma es impulsada por enfriamiento. A medida que el núcleo externo se enfría, las porciones más frías se hunden hacia el interior y permiten que las secciones interiores más cálidas se muevan hacia el exterior.
Debido a que la Luna es tan pequeña, se espera que una dinamo magnética impulsada por enfriamiento convectivo se haya cerrado hace algún tiempo hace unos 4.200 millones de años. Por lo tanto, la evidencia de magnetización después de este tiempo necesitaría 1) una fuente de energía que no sea enfriamiento para impulsar el movimiento de un núcleo líquido, o 2) un mecanismo completamente diferente para crear campos magnéticos.
Los experimentos de laboratorio han sugerido uno de estos métodos alternativos. Los grandes impactos de formación de cuenca podrían producir campos magnéticos de corta duración en la Luna, que se registrarían en los materiales calientes expulsados durante el evento de impacto. De hecho, algunas observaciones de magnetización se encuentran en el lado opuesto de la Luna (la antípoda) desde grandes cuencas.
Entonces, ¿cómo puede saber si la magnetización en una roca fue formada por una dinamo nuclear o un evento de impacto? Bueno, los campos magnéticos inducidos por el impacto duran solo alrededor de 1 día. Si una roca se enfría muy lentamente, no registraría un campo magnético de tan corta duración, por lo que cualquier magnetismo que retiene debe haber sido producido por una dinamo. Además, las rocas que han estado involucradas en los impactos muestran evidencia de choque en sus minerales.
Una muestra lunar, número 76535, que muestra evidencia de enfriamiento lento y sin efectos de choque, tiene una magnetización remanente distinta. Esto, junto con la edad de la muestra, sugiere que la Luna tenía un núcleo líquido y un campo magnético generado por dinamo hace 4.200 millones de años. Tal dinamo central es consistente con el enfriamiento por convección. Pero, ¿qué pasa si hay muestras más jóvenes?
Nuevos estudios publicados recientemente en Science por Erin Shea y sus colegas sugieren que este puede ser el caso. Shea, una estudiante graduada en el MIT, y su equipo estudiaron la muestra 10020, una yegua basalto de 3.700 millones de años traída por los astronautas del Apolo 11. Demostraron que la muestra 10020 no muestra evidencia de shock en sus minerales. Estimaron que la muestra tardó más de 12 días en enfriarse, lo que es mucho más lento que la vida útil de un campo magnético inducido por el impacto. Y descubrieron que la muestra está muy fuertemente magnetizada.
Según sus estudios, la Sra. Shea y sus colegas concluyen que la Luna tenía una fuerte dinamo magnética y, por lo tanto, un núcleo metálico en movimiento, hace unos 3.700 millones de años. Esto es mucho después del tiempo en que una dinamo de enfriamiento convectivo se hubiera apagado. Sin embargo, no está claro si la dinamo estuvo continuamente activa desde hace 4.200 millones de años, o si el mecanismo que movió el núcleo líquido fue el mismo en 4.2 y 3.800 millones de años. Entonces, ¿qué otras formas hay para mantener un núcleo líquido en movimiento?
Estudios recientes de un equipo de científicos franceses y belgas, dirigidos por el Dr. Le Bars, sugieren que los grandes impactos pueden desbloquear la Luna de su rotación sincrónica con la Tierra. Esto crearía mareas en el núcleo líquido, al igual que los océanos de la Tierra. Estas mareas centrales causarían distorsiones significativas en el límite entre el núcleo y el manto, lo que podría generar flujos a gran escala en el núcleo, creando una dinamo.
En otro estudio reciente, el Dr. Dwyer y sus colegas sugirieron que la precesión del eje de giro lunar podría agitar el núcleo líquido. La proximidad de la Luna temprana a la Tierra habría hecho tambalearse el eje de giro de la Luna. Esta precesión causaría diferentes movimientos en el núcleo líquido y el manto sólido suprayacente, produciendo una agitación mecánica duradera (más de mil millones de años) del núcleo. El Dr. Dwyer y su equipo estiman que tal dinamo se cerraría naturalmente hace unos 2.700 millones de años cuando la Luna se alejó de la Tierra con el tiempo, disminuyendo su influencia gravitacional.
Desafortunadamente, el campo magnético sugerido por el estudio de la muestra 10020 no se ajusta a ninguna de estas posibilidades. Ambos modelos proporcionarían campos magnéticos que son demasiado débiles para haber producido la fuerte magnetización observada en la muestra 10020. Será necesario encontrar otro método para movilizar el núcleo líquido de la Luna para explicar estos nuevos hallazgos.
Fuentes:
Una dinamo de núcleo lunar de larga vida. Shea y col. Science 27, enero de 2012, 453-456. doi: 10.1126 / science.1215359.
Una dinamo lunar de larga vida impulsada por una agitación mecánica continua. Le Bars y col. Nature 479, noviembre de 2011, 212-214. doi: 10.1038 / nature10564.
Una dinamo impulsada por el impacto para la luna temprana. Dwyer y col. Nature 479, noviembre de 2011, 215-218. doi: 10.1038 / nature10565.
