Sejak era Apollo, para ilmuwan telah mengetahui bahwa Bulan memiliki semacam medan magnet di masa lalu, tetapi sekarang tidak memilikinya. Studi baru sampel bulan Apollo menjawab beberapa pertanyaan ini, tetapi mereka juga membuat lebih banyak pertanyaan untuk dijawab.
Sampel bulan yang dikembalikan oleh misi Apollo menunjukkan bukti magnetisasi. Batuan bermagnet ketika dipanaskan dan kemudian didinginkan dalam medan magnet. Ketika mereka mendingin di bawah suhu Curie (sekitar 800 derajat C, tergantung pada bahannya), partikel-partikel logam di batu berjajar di sepanjang medan magnet sekitar dan membeku di posisi itu, menghasilkan magnetisasi sisa.
Magnetisasi ini juga dapat diukur dari luar angkasa. Penelitian dari satelit yang mengorbit menunjukkan bahwa magnetisasi Bulan jauh melampaui daerah sampel oleh astronot Apollo. Semua magnetisasi ini berarti bahwa Bulan pasti memiliki medan magnet pada suatu titik dalam sejarah awalnya.
Sebagian besar medan magnet yang kita ketahui di Tata Surya dihasilkan oleh dinamo. Pada dasarnya, ini melibatkan konveksi dalam inti cair logam, yang secara efektif menggerakkan elektron atom logam, menciptakan arus listrik. Arus ini kemudian menginduksi medan magnet. Konveksi itu sendiri dianggap didorong oleh pendinginan. Saat inti luar mendingin, bagian yang lebih dingin meresap ke interior dan membiarkan bagian interior yang lebih hangat bergerak ke arah luar.
Karena Bulan sangat kecil, dinamo magnetik yang digerakkan oleh pendinginan konvektif diperkirakan telah ditutup sekitar 4,2 miliar tahun yang lalu. Jadi, bukti magnetisasi setelah waktu ini akan membutuhkan 1) sumber energi selain pendinginan untuk menggerakkan gerakan inti cair, atau 2) mekanisme yang sama sekali berbeda untuk menciptakan medan magnet.
Eksperimen laboratorium telah menyarankan salah satu metode alternatif tersebut. Benturan yang membentuk cekungan besar dapat menghasilkan medan magnet berumur pendek di Bulan, yang akan dicatat dalam material panas yang dikeluarkan selama peristiwa tabrakan. Bahkan, beberapa pengamatan magnetisasi terletak di sisi berlawanan dari Bulan (antipode) dari cekungan besar.
Jadi, bagaimana Anda bisa tahu apakah magnetisasi dalam batu dibentuk oleh dinamo inti atau peristiwa tumbukan? Nah, medan magnet imbas dampak hanya berlangsung sekitar 1 hari. Jika sebuah batu mendingin sangat lambat, itu tidak akan merekam medan magnet yang berumur pendek, jadi setiap magnet yang dipelihara itu pasti dihasilkan oleh dinamo. Juga, batuan yang telah terlibat dalam dampak menunjukkan bukti kejutan pada mineral mereka.
Satu sampel bulan, nomor 76535, yang menunjukkan bukti pendinginan lambat dan tidak ada efek kejut, memiliki magnetisasi sisa yang berbeda. Ini, bersama dengan usia sampel, menunjukkan bahwa Bulan memiliki inti cair dan medan magnet yang dihasilkan dinamo 4,2 miliar tahun yang lalu. Dinamo inti seperti itu konsisten dengan pendinginan konvektif. Tapi, bagaimana jika ada sampel yang lebih muda?
Studi baru-baru ini diterbitkan dalam Science oleh Erin Shea dan rekan-rekannya menunjukkan ini mungkin terjadi. Ms Shea, seorang mahasiswa pascasarjana di MIT, dan timnya mempelajari sampel 10020, seekor basal betina berusia 3,7 miliar tahun yang dibawa kembali oleh para astronot Apollo 11. Mereka menunjukkan bahwa sampel 10020 tidak menunjukkan bukti adanya kejutan mineral. Mereka memperkirakan bahwa sampel membutuhkan waktu lebih dari 12 hari untuk mendingin, yang jauh lebih lambat dari masa pakai medan magnet yang ditimbulkan oleh dampak. Dan mereka menemukan bahwa sampel sangat kuat magnetnya.
Dari penelitian mereka, Ms Shea dan rekan-rekannya menyimpulkan bahwa Bulan memiliki dinamo magnet yang kuat, dan karenanya inti logam yang bergerak, sekitar 3,7 miliar tahun yang lalu. Ini baik setelah waktu dinamo pendinginan konvektif akan ditutup. Namun, tidak jelas apakah dinamo itu terus aktif sejak 4,2 miliar tahun lalu, atau apakah mekanisme yang memindahkan inti cair adalah sama pada 4,2 dan 3,8 miliar tahun. Jadi, apa cara lain untuk menjaga agar inti cair tetap bergerak?
Studi terbaru oleh tim ilmuwan Perancis dan Belgia, yang dipimpin oleh Dr. Le Bars, menunjukkan bahwa dampak besar dapat membuka Bulan dari rotasi sinkronnya dengan Bumi. Ini akan menciptakan pasang-surut di inti cair, seperti lautan di bumi. Gelombang inti ini akan menyebabkan distorsi yang signifikan pada batas inti-mantel, yang dapat mendorong aliran skala besar di inti, menciptakan dinamo.
Dalam penelitian terbaru lainnya, Dr. Dwyer dan rekannya menyarankan bahwa presesi sumbu putaran bulan dapat mengaduk inti cair. Kedekatan awal Bulan dengan Bumi akan membuat poros putaran Bulan goyah. Presesi ini akan menyebabkan gerakan yang berbeda dalam inti cair dan mantel padat atasnya, menghasilkan pengadukan mekanik tahan lama (lebih dari 1 miliar tahun). Dr Dwyer dan timnya memperkirakan bahwa dinamo seperti itu secara alami akan mati sekitar 2,7 miliar tahun yang lalu ketika Bulan bergerak menjauh dari Bumi dari waktu ke waktu, mengurangi pengaruh gravitasi.
Sayangnya, medan magnet yang disarankan oleh studi sampel 10020 tidak cocok dengan salah satu dari kemungkinan ini. Kedua model ini akan memberikan medan magnet yang terlalu lemah untuk menghasilkan magnetisasi kuat yang diamati pada sampel 10020. Metode lain untuk memobilisasi inti cair Bulan perlu ditemukan untuk menjelaskan temuan baru ini.
Sumber:
Lunamo Core Dynamo yang sudah berumur panjang. Shea, dkk. Sains 27, Januari 2012, 453-456. doi: 10.1126 / science.1215359.
Dinamo bulan berumur panjang digerakkan oleh pengadukan mekanis terus menerus. Le Bars et al. Alam 479, November 2011, 212-214. doi: 10.1038 / nature10564.
Dinamo berbasis dampak untuk awal Bulan. Dwyer et al. Alam 479, November 2011, 215-218. doi: 10.1038 / nature10565.
