Badanie magnetosfer Marsa i Księżyca
Próba poznania tajemnic procesu formowania się i rozwoju planet w czasie jest złożonym wyzwaniem badawczym. Kluczem do rozwiązania tej zagadki jest zrozumienie działania planetarnych pól magnetycznych, które powstają głęboko w jądrach planet dzięki efektowi dynama. Badanie tych pól pozwala nam lepiej poznać strukturę, skład i stan termiczny głębokiego wnętrza planety, zapewniając wgląd w jej historię geologiczną. Mars i Księżyc, na których koncentrują się badacze skupieni wokół projektu PETRA, dofinansowanego w ramach działania „Maria Skłodowska-Curie” , nie posiadają obecnie pola magnetycznego. Jednocześnie ich skorupy, czyli zewnętrzne warstwy zbudowane ze skał, wciąż pozostają namagnesowane, co sugeruje, że w przeszłości oba ciała niebieskie również charakteryzowały się występowaniem takiego pola. „Pole magnetyczne skorupy ziemskiej, które jest wtórne i wytwarzane przez namagnesowane skały, łączymy z pomiarami paleomagnetycznymi wykonywanymi podczas doświadczeń laboratoryjnych na próbkach skał – to właśnie na nich opierają się badania w ramach projektu PETRA”, wyjaśnia Foteini Vervelidou, koordynatorka projektu. „Dzięki tym badaniom nasz zespół starał się ustalić właściwości marsjańskiego i księżycowego efektu dynama”.
Marsjańskie pole magnetyczne pod mikroskopem
Badaczka przeprowadził analizy paleomagnetyczne na dziewięciu sparowanych kamieniach pozyskanych z marsjańskiego meteorytu NWA 7034, który zawiera kryształy cyrkonu sprzed 4,4 miliarda lat. „Niestety, z naszych danych wynikało, że próbki zostały wystawione na działanie silnych magnesów ręcznych, powszechnie wykorzystywanych w celu identyfikacji meteorytów, co wymazało ich historię magnetyczną”, podkreśla Vervelidou. „Przeprowadziliśmy szeroko zakrojone badania, aby zilustrować, w jaki sposób magnesy ręczne niszczą te niezwykle ważne ślady magnetyczne sprzed milionów lat, wykorzystując modelowanie numeryczne i kontrolowane doświadczenia oparte na remagnetyzacji”. Zespołowi udało się pozyskać próbki z dziewięciu różnych sparowanych kamieni i dokonać stosownych pomiarów, a także opracować protokół pozwalający na określenie, czy próbka została ponownie namagnesowana. Powinno to pomóc badaczom analizującym to zagadnienie w przyszłości w unikaniu błędnej interpretacji sztucznych śladów magnetycznych. „Pomimo wymazania pierwotnego zapisu magnetycznego marsjańskiego meteorytu, nadal ważne jest zbadanie zdolności cyrkonów do zachowania zapisu magnetycznego od czasu ich krystalizacji”, twierdzi Vervelidou. „Rozpoczęliśmy badania z wykorzystaniem mikroskopu magnetycznego, wyróżniającego się wyjątkową czułością. Badania te pomogą w analizie próbek zebranych przez łazika Mars 2020 Perseverance, wykorzystując możliwości mikroskopu do mapowania pól magnetycznych z rozdzielczością przestrzenną na poziomie 300 μm".
Badanie księżycowego pola magnetycznego
Badaczka przeprowadziła także badania paleomagnetyczne i magnetyczne skał pochodzących z próbek zebranych przez załogi misji Apollo 16 i 17. Próbki te, datowane na okres obejmujący dwa miliardy lat, są źródłem przekonujących dowodów na istnienie księżycowego magnetyzmu. „Udało się ustalić, że pochodzące z mórz księżycowych próbki bazaltu przywiezione na Ziemię przez załogę Apollo 17, które powstały około 3,7 miliarda lat temu, charakteryzują się jednolitym polem magnetycznym o sile wynoszącej około 40 μT. Co więcej, jedna z próbek zawierała dwie różne sygnatury magnetyczne, wskazujące na księżycowe pochodzenie magnetyzmu tych skał. Uzyskane wyniki potwierdzają hipotezę, według której Księżyc miał kiedyś silne pole magnetyczne wytwarzane dzięki efektowi dynama”, podkreśla Vervelidou. Badaczka wykazała również, że pole magnetyczne Księżyca uległo znacznemu osłabieniu w czasie – około 3,4 miliarda lat temu wynosiło tylko około 5 μT, a prawdopodobnie około 1,7 miliarda lat temu spadło do zera. W świetle wcześniejszych badań, których autorzy ustalili, że Księżyc posiadał pole magnetyczne do okresu około 1,5 miliarda lat temu, uzyskane przez Vervelidou wyniki stanowią dowód potwierdzający hipotezę zatrzymania księżycowego dynama lub zmiany intensywności efektu w czasie. „Analizy skał bazaltowych przywiezionych przez załogę Apollo 17 miały na celu wykrycie potencjalnych szybkich zmian natężenia księżycowego pola magnetycznego, jednak nie dostarczają takich dowodów”, wyjaśnia Vervelidou. „Podczas analiz brekcji regolitu z misji Apollo 16 stosowaliśmy inny protokół badań laboratoryjnych, który obejmował podgrzewanie skał w kontrolowanej atmosferze. Wyniki naszego badania pozwoliły na pierwszy absolutny pomiar intensywności księżycowego pola magnetycznego sprzed 3,4 miliarda lat”. „Uniwersalna metodologia zastosowana w ramach projektu PETRA może być wykorzystana do badania każdego ciała niebieskiego przypominającego Ziemię, dzięki czemu może zapewnić dostęp do cennych danych na temat formowania się i rozwoju planet. Optymalizując synergię między pomiarami dokonywanymi przez sondy kosmiczne i badaniami laboratoryjnymi możemy w pełni wykorzystać możliwości, jakie dają trwające i jakie dadzą przyszłe misje kosmiczne realizowane przez ESA”, podsumowuje Vervelidou. Dodatkowo warto zwrócić uwagę na komiks zatytułowany „The METEORITE who was TOO MAGNETIC” opracowany w ramach projektu PETRA, dzięki któremu można lepiej poznać geologiczną historię planet.
Słowa kluczowe
PETRA, Mars, pole magnetyczne, efekt dynama, Księżyc, paleomagnetyczne, Apollo
