Medan magnet Bulan merupakan misteri yang menghantui para ahli astrofisika, karena jika memang ada, pasti ada alasannya. Dan ternyata, medan magnet Bulan mungkin disebabkan oleh fakta bahwa ia memiliki inti, yang komposisi dan sifat-sifatnya menyerupai “jantung” bumi. Ketika pada tahun 60-70an Apolos mulai mengirimkan sampel batuan dari Bulan, para ilmuwan terkejut, karena dalam kondisi gravitasi lemah saat ini, sampel tersebut seharusnya agak berbeda. Sejak itu, dua sudut pandang ilmiah yang berlawanan muncul di dunia. Menurut yang pertama, diyakini bahwa Bulan selalu seperti yang kita kenal; ia terbentuk hanya karena tumbukan meteorit yang meninggalkan kawah besar di atasnya.

Dan menurut teori kedua, kulit terluar Bulan terbentuk karena proses yang terjadi di bawah permukaan kulit Bulan. Ternyata, ketika mempelajari sampel yang dibawa ke Bumi dari Bulan tiga puluh tahun lalu, sebagian besar sampel tersebut dibentuk oleh Bulan sendiri dan tidak terpengaruh oleh meteorit. Artinya, pembentukannya terkait dengan proses tektonik yang terjadi di inti Bulan dan di lapisan atas mantel yang mengeras seiring berjalannya waktu. Para peneliti di Massachusetts Institute of Technology berhasil membuktikan bahwa di dalam bulan, bahkan sekarang, terdapat inti yang terdiri dari besi cair. Semakin banyak penelitian yang menyebutkan bahwa mungkin terdapat inti besi cair berukuran besar di dalam Bulan, atau setidaknya itulah yang ditunjukkan oleh sebagian besar penelitian. Ian Garrick-Bethell, pemimpin tim ilmiah, sampai pada kesimpulan seperti itu.

Mungkin patut dijelaskan mengapa para ilmuwan menaruh begitu banyak perhatian, para ilmuwan menaruh begitu banyak perhatian pada struktur Bulan, mengapa mereka percaya bahwa inti adalah sesuatu yang luar biasa, karena terletak di dalam Bumi, mengapa tidak berada di satelit terdekat kita. . Padahal, para ilmuwan sudah lama meyakini bahwa pembentukan Bulan ini merupakan salah satu peninggalan tata surya. Itu hanyalah sebuah bola batu besar yang tidak dapat memiliki intinya sendiri. Namun kesalahpahaman tersebut dapat dengan mudah dijelaskan, karena sebenarnya menentukan apa yang ada di dalam Bulan tidaklah mudah, karena ini bukanlah tugas yang mudah. Lagi pula, tidak mungkin menembus kedalaman seperti itu. Dan asumsi yang benar hanya dapat dibuat jika material yang cukup telah dikumpulkan dari permukaan dan “metode penelitian tingkat lanjut” muncul. Memang, sejumlah besar materi faktual kini telah dikumpulkan di satelit, yang sangat memudahkan pemahaman tentang proses yang terjadi di satelit tersebut. Namun tidak ada yang bisa mengatakan bagaimana penelitian lebih lanjut akan berkembang - diperlukan data yang lebih tepat mengenai struktur dan perkembangan geologi dan tektonik Bulan.

Medan magnet

Efek gravitasi yang ditimbulkan oleh kehadiran Bulan dan Matahari menyebabkan terjadinya deformasi siklik pada mantel bumi sehingga mengguncang sumbu rotasinya. Efek mekanis ini mempengaruhi seluruh planet secara keseluruhan dan menyebabkan arus kuat di inti luar, yang terdiri dari besi cair dengan viskositas sangat rendah. Arus seperti itu cukup untuk menciptakan medan magnet bumi.

Medan magnet bumi secara konstan melindungi kita dari partikel bermuatan dan radiasi yang dihasilkan oleh Matahari. Perisai ini dibentuk oleh geodinamo, yaitu pergerakan cepat paduan besi cair dalam jumlah besar di inti luar bumi. Untuk mempertahankan medan magnet ini hingga saat ini, menurut model klasik, Bumi memerlukan inti yang mendingin sekitar 3000°C selama 4,3 miliar tahun terakhir.

Kini, tim peneliti dari CNRS dan Universitas Pascal mengatakan bahwa suhu inti hanya turun 300°C. Hal ini disebabkan hingga saat ini para ilmuwan belum memperhitungkan pengaruh Bulan yang diyakini dapat mengkompensasi perbedaan tersebut dan menjaga geodinamo dalam keadaan aktif. Karya para peneliti ini dipublikasikan pada 30 Maret 2016 di jurnal Earth and Planetary Science Letters.

Model klasik pembentukan medan magnet bumi memiliki paradoks: ketika geodinamo beroperasi, inti bumi, yang seluruhnya meleleh empat miliar tahun yang lalu dan saat itu bersuhu sekitar 6800°C saat ini, akan mendingin hingga mencapai 3800°C. Namun, simulasi terbaru mengenai evolusi awal suhu internal planet, bersama dengan studi geokimia mengenai komposisi karbonatit dan basal tertua, belum mengkonfirmasi pendinginan tersebut. Oleh karena itu, peneliti menduga geodinamo tersebut memiliki sumber energi lain.

Bumi mempunyai bentuk agak pipih dan berputar pada sumbu miring yang berayun mengelilingi kutub. Mantelnya mengalami deformasi elastis akibat efek pasang surut yang disebabkan oleh Bulan. Para peneliti telah menunjukkan bahwa efek ini dapat terus merangsang pergerakan paduan besi cair yang membentuk inti luar, dan pada gilirannya menghasilkan medan magnet bumi. Akibat perpindahan energi gravitasi dari rotasi sistem Bumi-Bulan-Matahari, Bumi secara terus-menerus menerima 3.700 miliar watt daya, yang diyakini lebih dari 1.000 miliar watt tersedia untuk menciptakan jenis pergerakan ini di luar angkasa. inti. Energi ini cukup untuk menghasilkan medan magnet bumi, sehingga memecahkan paradoks utama teori klasik. Pengaruh gaya gravitasi terhadap medan magnet planet telah didokumentasikan dengan menggunakan contoh dua satelit Yupiter: Io dan Europa, serta sejumlah eksoplanet.

Karena rotasi Bumi pada porosnya, arah porosnya, maupun orbit Bulan tidak konstan, pengaruh gabungannya terhadap gerakan inti tidak stabil dan dapat menyebabkan osilasi pada dinamo. Proses ini mungkin menjelaskan adanya daerah hangat di inti luar dan di perbatasannya dengan mantel bumi. Yang pada gilirannya dapat menyebabkan peristiwa vulkanik besar dalam sejarah bumi. Sebuah model baru menunjukkan bahwa pengaruh Bulan terhadap Bumi lebih dari sekedar pasang surut biasa.

Medan magnet bumi terus-menerus melindungi kita dari partikel bermuatan dan radiasi yang datang dari Matahari. Perisai ini tercipta dari pergerakan cepat sejumlah besar besi cair di inti luar bumi (geodinamo). Agar medan magnet dapat bertahan hingga saat ini, model klasik membayangkan pendinginan inti sebesar 3.000 derajat Celcius selama 4,3 miliar tahun terakhir.

Namun, tim peneliti dari Pusat Penelitian Ilmiah Nasional Perancis dan Universitas Blaise Pascal melaporkan bahwa suhu inti hanya turun 300 derajat. Tindakan Bulan, yang sebelumnya diabaikan, mengkompensasi perbedaan suhu dan mempertahankan geodinamo. Karya tersebut diterbitkan pada 30 Maret 2016 di jurnal Earth and Planetary Science Letters.

Model klasik pembentukan medan magnet bumi telah melahirkan paradoks. Agar geodinamo dapat berfungsi, Bumi harus telah mencair seluruhnya 4 miliar tahun yang lalu, dan intinya harus perlahan-lahan mendingin dari 6.800 derajat saat itu menjadi 3.800 derajat saat ini. Namun pemodelan terbaru mengenai evolusi awal suhu internal planet, ditambah dengan studi geokimia terhadap komposisi karbonatit dan basal tertua, tidak mendukung pendinginan tersebut. Oleh karena itu, peneliti menduga geodinamo tersebut memiliki sumber energi lain.

Bumi memiliki bentuk agak pipih dan sumbu rotasi miring yang berayun mengelilingi kutub. Mantelnya mengalami deformasi elastis akibat efek pasang surut yang disebabkan oleh Bulan. Para peneliti telah menunjukkan bahwa efek ini dapat terus menerus merangsang pergerakan besi cair di inti luar, yang pada gilirannya menghasilkan medan magnet bumi. Planet kita terus menerus menerima 3.700 miliar watt daya melalui transfer energi rotasi gravitasi dari sistem Bumi-Bulan-Matahari, dan diyakini lebih dari 1.000 miliar watt tersedia untuk geodinamo. Energi ini cukup untuk menghasilkan medan magnet bumi, dan bersama dengan Bulan, hal ini menjelaskan paradoks utama teori klasik. Pengaruh gaya gravitasi terhadap medan magnet planet telah lama dikonfirmasi oleh contoh satelit Jupiter Io dan Europa, serta sejumlah exoplanet.

Karena rotasi Bumi pada porosnya, arah porosnya, maupun orbit Bulan tidak teratur, efek gabungannya tidak stabil dan dapat menyebabkan fluktuasi geodinamo. Proses ini mungkin menjelaskan beberapa gelombang panas di inti luar dan di perbatasannya dengan mantel bumi.

Dengan demikian, model baru ini menunjukkan bahwa pengaruh Bulan terhadap Bumi jauh melampaui pengaruh pasang surut.

Baru-baru ini diketahui bahwa Bulan juga memiliki sifat magnetis. Data yang diperoleh dari penyelidikan otomatis memberi tahu para ilmuwan bahwa angin matahari mengalir mengelilingi Bulan dan berinteraksi dengannya dengan cara yang sangat berbeda dibandingkan dengan Bumi, karena, tidak seperti planet kita, ia tidak memiliki medan magnetnya sendiri. Tapi itu tidak menghentikannya sama sekali...

Di sekitar Bumi, aliran angin matahari membentuk magnetosfer - rongga berbentuk tetesan besar memanjang, di dalamnya terdapat medan geomagnetik. Bagian kepala selalu menghadap Matahari, tempat datangnya angin matahari, jarak perbatasannya 10-12 jari-jari Bumi, yakni sekitar 70 ribu kilometer. Di sisi malam Bumi, dalam arah antisolar, ekor panjang magnetosfer membentang lebih dari 200 jari-jari Bumi, dan panjangnya lebih dari satu juta kilometer. Dan magnetosfer ini terbang dalam orbit bersama Bumi, menyelimuti Bumi dan melindungi planet ini dari radiasi gelombang pendek yang berbahaya.

Tapi ini seluruh cangkang magnet bumi. Bagaimana dengan satelit planet kita? Informasi eksperimental yang dapat dipercaya tentang medan magnet Bulan pertama kali diperoleh oleh para ilmuwan Rusia dari Institut Magnetisme Terestrial, Ionosfer, dan Propagasi Gelombang Radio dari Akademi Ilmu Pengetahuan Rusia, ketika penerbangan pesawat ruang angkasa pertama yang berhasil dari Bumi ke Bulan dilakukan. diluncurkan pada tahun 1959. Hal ini perlu dibicarakan secara khusus, karena misi luar angkasa ini untuk pertama kalinya dilengkapi dengan instrumen ilmiah yang mengirimkan data ilmiah secara telemetri ke pusat kendali selama penerbangan dari Bumi ke Bulan, karena nasib misi tersebut singkat - untuk terbang ke bulan dan jatuh dalam pendaratan keras...

Pada 12 September 1959, kendaraan peluncuran Vostok-L diluncurkan, yang menempatkan stasiun antarplanet otomatis (AIS) Luna-2 pada jalur penerbangan ke Bulan. Pesawat ruang angkasa itu tidak memiliki sistem propulsi sendiri dan jatuh begitu saja pada tanggal 14 September 1959, untuk pertama kalinya di dunia mencapai permukaan Bulan di wilayah Mare Serenity dekat kawah Aristil, Archimedes dan Autolycus. Sebuah panji yang menggambarkan lambang Uni Republik Sosialis Soviet telah dikirim ke permukaan Bulan! N. S. Khrushchev memberikan duplikat panji tersebut kepada Presiden Amerika, Tuan Eisenhower, sebagai kenang-kenangan selama perjalanannya ke Amerika.

Dari sudut pandang pencapaian ilmiah, ini adalah eksperimen pertama yang berhasil. Peralatan ilmiah dipasang pada pesawat ruang angkasa Luna-2: penghitung kilau, penghitung Geiger, magnetometer, serta detektor mikrometeorit. Karyawan IZMIRAN, kepala laboratorium S. Sh. Dolginov, seorang spesialis magnetisme planet, bertanggung jawab atas magnetometer. Sinyal telemetri dari instrumen berhasil diterima, namun sinyal dari magnetometer tidak menunjukkan besarnya medan magnet Bulan! Eksperimen untuk mengukur magnetisme Bulan telah dilakukan, dan diperlukan keyakinan pada instrumen Anda dan keberanian luar biasa untuk segera mengungkapkan sudut pandang Anda, seperti yang dilakukan S. Sh. Dolginov. Ia mengatakan bahwa Bulan tidak memiliki medan magnet sendiri dalam konfigurasi dipol! Hasilnya dipublikasikan di pers ilmiah Rusia. Beginilah penemuan pertama dibuat, yang mendefinisikan Bulan sebagai benda kosmik non-magnetik!

Bertahun-tahun telah berlalu sejak langkah pertama ke luar angkasa. Sekarang misi luar angkasa banyak dan beragam, termasuk mengukur medan magnet di angin matahari dan magnetosfer, di asteroid dan planet lain. Dan sekarang kita bisa mempelajari dan menemukan efek dan interaksi yang lebih halus.

Dan baru-baru ini ternyata Bulan yang tidak memiliki medan magnetnya sendiri tetap mempengaruhi medan magnet angin matahari, dan perubahan tersebut terdeteksi puluhan ribu kilometer dari permukaan bulan. Hal ini disebabkan oleh kekhasan aliran di sekitar Bulan dengan aliran plasma terus menerus yang mengalir langsung dari Matahari, yang sangat bervariasi, parameternya berubah dengan cepat. Kecepatan dan kepadatan partikel dalam plasma yang mendekat berubah, serta medan magnet antarplanet yang dibawa oleh angin matahari, bervariasi dari satuan hingga puluhan nT.

Namun mengapa semua ini terjadi, karena Bulan tidak memiliki magnetosfer karena kurangnya medan magnetnya sendiri? Intinya begini: aliran plasma angin matahari dengan leluasa mencapai permukaan satelit di sisi Bulan yang diterangi. Namun ia sendiri membawa medan magnet antarplanet dari Matahari dan merupakan media penghantar, yang struktur dan perilakunya ketika mengalir mengelilingi Bulan ternyata jauh lebih kompleks daripada yang diperkirakan para peneliti NASA, seperti yang dilaporkan dalam siaran pers baru-baru ini. .

Bahkan pada jarak sekitar 10 ribu kilometer di atas permukaan Bulan, aliran plasma ion dan elektron tetap terekam sehingga menimbulkan gangguan turbulen pada aliran angin matahari yang datang. Parameter plasma berubah jauh sebelum permukaan Bulan. Fenomena turbulensi angin matahari jauh sebelum hambatan ini diidentifikasi dalam data banyak pesawat ruang angkasa: wahana Lunar Prospector Amerika, satelit Jepang Kaguya (SELENE), Chang 'e-2 China, Chandrayaan-1 India.

Wahana antariksa ARTEMIS, selain perubahan kepadatan dan energi elektron dan ion, mendeteksi keberadaan gelombang elektromagnetik dan elektrostatis pada jarak yang lebih jauh dari Bulan dalam aliran angin matahari. Wilayah ini menyerupai zona plasma terkompresi ketika mengalir di sekitar penghalang, yang disebut “gempa awal”. Fenomena ini terjadi sebelum gelombang kejut haluan di magnetosfer bumi. Karena Bulan, sebagaimana disebutkan di atas, tidak memiliki magnetosfer, fenomena ini kemungkinan besar disebabkan oleh kekhasan plasma yang mengalir di sekitar rintangan.

Pemodelan komputer dari proses plasma telah menunjukkan bahwa tepat di dekat permukaan Bulan, di bawah pengaruh radiasi matahari, medan listrik variabel muncul ketika aliran plasma mengalir. Ternyata mereka bisa mempercepat pelepasan elektron dari kulit elektron atom oleh sinar ultraviolet Matahari. Aliran ion terbentuk dari proton angin matahari dan dipantulkan kembali di bawah pengaruh medan magnet lemah magnetisasi remanen, yang terawetkan pada batuan permukaan satelit bumi di wilayah tertentu di permukaan bulan. Aliran ion ini dipantulkan kembali ke angkasa dan menyerupai pancaran air mancur.

Medan elektromagnetik magnetisasi remanen, yang muncul pada jarak hanya beberapa meter dari permukaan, merangsang gangguan turbulen angin matahari yang berjarak ribuan kilometer dari Bulan. Fenomena serupa dapat terjadi di sekitar benda lain di Tata Surya yang tidak memiliki medan magnet globalnya sendiri. Aliran angin matahari di sekitar penghalang tersebut telah mengungkapkan banyak efek plasma tak terduga yang memerlukan penelitian lebih lanjut.

Data ini penting untuk menentukan keselamatan misi berawak ke Bulan.

Beberapa miliar tahun yang lalu, Bulan memiliki kekuatan medan magnet yang kira-kira sama kuatnya dengan Bumi, meskipun intensitasnya sekitar 30 kali lebih kecil. Medan magnet bumi dan beberapa planet lain mempunyai fungsi perlindungan, membelokkan sebagian besar angin matahari yang merusak lapisan ozon.

Medan magnet bumi dihasilkan oleh pergerakan partikel di dalam inti cair. Inti Bulan memiliki struktur yang sedikit berbeda dan ukurannya jauh lebih kecil. Namun para ilmuwan telah menyatakan dan hampir membuktikan bahwa bertahun-tahun yang lalu terdapat inti seperti itu di dalam Bulan. Ini menciptakan medan magnet yang kuat. Kehadiran magnetisasi di sekitar Bulan membantah teori bahwa planet ini merupakan formasi batuan yang sangat besar dan tidak dapat memiliki inti sendiri. Tidak mungkin untuk melihat kedalaman bulan dan mempelajari strukturnya dengan baik, tetapi berdasarkan tanda-tanda tidak langsung tertentu hal ini dapat dilakukan.

Hipotesis kedua adalah bahwa magnetisasi tidak disebabkan oleh inti logam kecil di Bulan, namun oleh lapisan tebal batuan cair (cair) yang berada di atasnya.

Medan magnet Bulan modern

Faktanya, medan magnet planet Bulan modern terdiri dari fluks konstan dan variabel. Medan konstan diciptakan oleh batuan permukaan yang termagnetisasi. Mereka berubah dengan sangat cepat dari satu titik ke titik lainnya. Bidang variabel muncul di kedalaman Bulan.

Medan magnet Bulan saat ini sangat lemah. Ketegangannya kira-kira 0,5 gamma. Para ahli menjelaskan bahwa ini adalah sekitar 0,1% dari kekuatan medan bumi. Medan listrik di dekat Bulan tidak diukur, tetapi penelitian telah dilakukan dan para ilmuwan menemukan bahwa medan tersebut ada dan, karena pengaruh pasang surut yang signifikan dari Bumi, redistribusi muatan listrik yang kuat akan terjadi di dalam Bulan.