Odkrywanie magnetycznego bicia serca ziemskich światów
Ziemskie pole magnetyczne, które chroni nas przed wiatrem słonecznym, intryguje naukowców od dziesięcioleci. Pole to jest generowane wewnątrz Ziemi przez mechanizm dynamo napędzany ruchami konwekcyjnymi w ciekłym metalicznym jądrze zewnętrznym naszej planety i rozciąga się na zewnątrz, aby oddziaływać z wiatrem słonecznym. To wewnętrzne pole magnetyczne podlega zarówno czasowym dryfom, jak i nagłym zmianom, znanym odpowiednio jako zmienność sekularna i szarpnięcia geomagnetyczne. Dodatkowo, sama skorupa ziemska przyczynia się do powstawania wewnętrznego pola magnetycznego, ponieważ skały ulegają namagnesowaniu w obecności ziemskiego pola magnetycznego. Zewnętrzna część ziemskiego pola magnetycznego jest kształtowana przez prądy jonosferyczne i magnetosferyczne, pochodzące z interakcji zjonizowanych cząstek plazmy z wewnętrznym polem magnetycznym Ziemi i wiatrem słonecznym. Co ciekawe, wśród pobliskich planet typu ziemskiego, tylko Merkury ma pole magnetyczne zasilane przez aktywne jądro. Wenus nie posiada własnego pola, podczas gdy pola skorupy Marsa i Księżyca wskazują na obecność wymarłych dynam. Pola te zapewniają wgląd w charakterystykę pradawnego pola zasilanego przez jądro (morfologię, intensywność i zmienność czasową).
Pionierskie badania pól magnetycznych skorup planet
Finansowany z działania „Maria Skłodowska-Curie” projekt SIGMA poczynił znaczące postępy w wyjaśnianiu natury pól magnetycznych skorup planet. Korzystając z danych o polu magnetycznym zebranych przez statek kosmiczny, naukowcy opracowali metody identyfikacji lokalizacji i geometrii regionalnych źródeł magnetycznych na Księżycu. Ta przełomowa praca umożliwia, po raz pierwszy, dokładniejsze badanie anomalii magnetycznych na powierzchniach planet, łącząc ich pochodzenie zarówno z efektem dynama, jak i historią geologiczną. „Dzięki odtworzeniu pól magnetycznych skorupy Księżyca, jesteśmy teraz bliżej określenia warunków, w których powstały te anomalie magnetyczne, co daje nam większy wgląd w czasową ewolucję księżycowego dynamo”, zauważa Joana S. Oliveira, stypendystka działania MSC. Oprócz danych ze statku kosmicznego, wykorzystano badania pól magnetycznych na niskich wysokościach na ziemskich odpowiednikach struktur wulkanicznych na planetach Układu Słonecznego do naśladowania pomiarów na niskich wysokościach w kontekście eksploracji planet. Mierząc pole magnetyczne ziemskich odpowiedników struktur geologicznych, takich jak jaskinie lawowe, strumienie lawy i wulkany na Księżycu i Marsie, zespół projektu SIGMA pogłębił zrozumienie związku między skalnymi nośnikami magnetycznymi a sygnałami pola magnetycznego. Podkreślono również znaczenie włączenia nowych instrumentów do pomiaru właściwości magnetycznych skał w przyszłych misjach badawczych (np. susceptometru magnetycznego). Jednocześnie prowadzone są wstępne badania potencjalnie namagnesowanej powierzchni Merkurego, mające na celu uzupełnienie wyników naukowych badań misji BepiColombo prowadzonej przez Europejską i Japońską Agencję Kosmiczną (ESA/JAXA).
Kształtowanie przyszłości badań eksploracyjnych pól magnetycznych planet
Projekt SIGMA otworzył nowe możliwości badania struktur geologicznych skorupy planet i ich przeszłości. „Nasze nowo opracowane techniki pokazują, że dane dotyczące pola magnetycznego mogą być wykorzystywane nie tylko do scharakteryzowania obecnego pola magnetycznego na danej planecie, ale także do wysuwania wniosków o jej przeszłym stanie w najdrobniejszych szczegółach”, mówi koordynatorka projektu Marina Díaz Michelena. Co więcej, dane te mogą wskazać namagnesowane źródła materiału, rzucając światło na ich geometrię i pochodzenie. Wyniki projektu wpłyną na przyszłość badań planetarnego pola magnetycznego i zwiększą konkurencyjność Europy w tej dziedzinie. Te zaawansowane techniki mają zastosowanie w kilku skalach przestrzennych, od pomiarów naziemnych po kosmiczne, i do każdego ciała planetarnego, które kiedyś posiadało wewnętrzne pole magnetyczne. „Badanie ziemskiego pola magnetycznego i jego odpowiedników na innych planetach przybliża nas do odpowiedzi na palące pytania dotyczące przeszłości i przyszłości naszej planety. Czy stracimy naszą tarczę magnetyczną? Czas pokaże, ale poszukiwanie odpowiedzi na to i inne pytania trwa”, podsumowuje zespół projektu SIGMA.
Słowa kluczowe
SIGMA, pole magnetyczne, Ziemia, Księżyc, wiatr słoneczny, dynamo, pola magnetyczne skorupy planet, Mars