Жизнь на Земле: почему мы можем благодарить за это уже не существующее магнитное поле Луны

Обитаемость планеты зависит от многих факторов. Один из них – это наличие сильного и долгоживущего магнитного поля. Эти поля создаются на тысячи километров под поверхностью планеты в ее жидком ядре и простираются далеко в космос, защищая атмосферу от вредного солнечного излучения.

Без сильного магнитного поля планета изо всех сил пытается удержаться в пригодной для дыхания атмосфере, что является плохой новостью для жизни, какой мы ее знаем. Новое исследование, опубликованное в Science Advances, предполагает, что потухшее магнитное поле Луны могло помочь защитить атмосферу нашей планеты, поскольку жизнь формировалась около 4 миллиардов лет назад.

Фото: https://qazaly.kz/

Сегодня Земля имеет сильное глобальное магнитное поле, которое защищает атмосферу и низкоорбитальные спутники от резкого солнечного излучения. Напротив, Луна не обладает воздухопроницаемой атмосферой или глобальным магнитным полем.

Глобальные магнитные поля создаются движением расплавленного железа в ядрах планет и лун. Поддержание движения жидкости требует энергии, такой как тепло, удерживаемое внутри сердечника. Когда энергии недостаточно, поле умирает.

Без глобального магнитного поля заряженные частицы солнечного ветра (излучение Солнца), проходящие близко к планете, создают электрические поля, которые могут ускорять заряженные атомы, известные как ионы, из атмосферы. Этот процесс происходит сегодня на Марсе, и в результате он теряет кислород – то, что было напрямую измерено миссией атмосферы Марса и летучей эволюции (Maven). Солнечный ветер также может сталкиваться с атмосферой и сбивать молекулы в космос.

Команда Maven оценивает, что количество кислорода, потерянного из марсианской атмосферы за всю его историю, эквивалентно количеству кислорода, содержащемуся в глобальном слое воды толщиной 23 метра.

Фото: https://ria.ru/

Исследование древних магнитных полей

Новое исследование призвано показать, как могли взаимодействовать ранние поля Земли и Луны. Но исследовать эти древние поля непросто. Ученые полагаются на древние материалы, содержащие мелкие зерна, которые намагничиваются при образовании горных пород, сохраняя направление и силу магнитного поля в то время и в том месте. Такие породы редки, и для получения их магнитного сигнала требуются тщательные и тонкие лабораторные измерения.

Однако такие исследования показали, что Земля создавала магнитное поле, по крайней мере, последние 3,5 миллиарда лет, а, возможно, и 4,2 миллиарда лет, со средней силой чуть более половины современного значения. Мы мало что знаем о том, как это поле вело себя ранее.

Напротив, поле Луны, возможно, было даже сильнее, чем поле Земли около 4 миллиардов лет назад, прежде чем резко снизилось до состояния слабого поля 3,2 миллиарда лет назад. Однако в настоящее время мало что известно о структуре или изменчивости этих древних полей во времени.

Еще одна сложность – взаимодействие между ранним лунным и геомагнитным полями. Новое исследование, в котором моделировалось взаимодействие двух магнитных полей с северными полюсами, выровненными или противоположными, показывает, что взаимодействие расширяет область околоземного пространства между нашей планетой и Солнцем, которая защищена от солнечного ветра.

Фото: https://www.astronews.ru/

Новое исследование – интересный первый шаг к пониманию того, насколько важными будут такие эффекты при усреднении по лунной орбите или сотням миллионов лет, которые важны для оценки планетарной обитаемости. Но чтобы знать наверняка, нам необходимо дальнейшее моделирование и дополнительные измерения силы ранних магнитных полей Земли и Луны.

Более того, сильное магнитное поле не гарантирует постоянной обитаемости атмосферы планеты – ее поверхность и глубокая внутренняя среда тоже имеют значение, как и влияние из космоса. Например, яркость и активность Солнца изменились за миллиарды лет, и, следовательно, солнечный ветер имеет способность очищать атмосферу.

Как каждый из этих факторов способствует эволюции обитаемости на планете и, следовательно, жизни, до сих пор полностью не изучено. Их природа и то, как они взаимодействуют друг с другом, также могут измениться в геологических временных масштабах. Но к счастью последнее исследование добавило еще один кусок к весьма увлекательной головоломке.