تاکنون مدارگردها و فرودگرهای زیادی را به این قمر فرستاده‌ایم و حتی نمونه‌هایی از سنگ‌های آن را به زمین آورده‌ایم. اما این سنگ‌ها به‌جای حل معماها، سوالات بیشتری ایجاد کردند.
برخی از سنگ‌های ماه خاصیت مغناطیسی دارند، در حالی‌که ماه فاقد یک مغناط‌سپهر (مگنتوسفر) فعال است. این پدیده چگونه ممکن است؟
نمونه‌های بازگشتی از سطح ماه و داده‌های به‌دست‌آمده از مدارگردها نشان می‌دهند که برخی از سنگ‌های سطح ماه خاصیت مغناطیسی دارند. این ویژگی بیشتر در سمت دور ماه دیده می‌شود. در حالت عادی، وجود مغناطیس در سنگ‌ها به میدان مغناطیسی یک سیاره نسبت داده می‌شود.
مغناطیس سپهر زمین توسط هسته‌ی مذاب و چرخان آن ــ عمدتاً از آهن و نیکل ــ ایجاد می‌شود. این گردش و همرفت باعث تولید میدان مغناطیسی می‌شود که زمین را از پرتوهای خورشیدی محافظت کرده و خاصیت مغناطیسی را به سنگ‌ها منتقل می‌کند. اما ماه نه هسته‌ی مذاب دارد، نه مغناط‌سپهر فعالی. پس منشأ مغناطیس سنگ‌های سطح آن چیست؟
پژوهشی جدید در ژورنال Science Advances پاسخی احتمالی برای این معما ارائه می‌دهد. عنوان این مقاله “تقویت دیناموی باستانی ماه توسط پلاسما ناشی از برخورد” است و نویسنده‌ی اصلی آن آیزاک نَرِت، دانشجوی تحصیلات تکمیلی در دپارتمان علوم زمین، جو و سیارات MIT است.
یکی از نخستین نمونه‌هایی که از ماه جمع‌آوری شد، نمونه‌ی ۱۰۰۰۳ از مأموریت آپولو ۱۱ بود. این سنگ حدود ۳.۹ میلیارد سال قدمت دارد و به تعیین سن ماه کمک کرده است. این نمونه همچنین نشانه‌هایی از مغناطیسی بودن را نشان می‌دهد.
اعتبار تصویر: ناسا / مؤسسه‌ی قمری و سیاره‌ای (LPI)
مدارگردهایی که به مغناطیس‌سنج مجهز بودند، مانند Lunar Prospector و Kaguya نیز آثار مغناطیس باقی‌مانده از گذشته‌ی ماه را شناسایی کرده‌اند.
دانشمندان معتقدند ماه در گذشته‌ی دور ممکن است همانند زمین دارای یک دینامو درونی فعال بوده که بعدها سرد شده است. این دینامو می‌توانسته میدان مغناطیسی تولید کرده و آن را در سنگ‌ها ثبت کند. با این حال، اندازه‌ی کوچک‌تر ماه نسبت به زمین باعث تردیدهایی در توانایی آن برای حفظ چنین دینامویی به‌مدت کافی شده است.
این نقشه از مغناطیس ماه بر پایه داده‌های مأموریت “کاوشگر قمری” ناسا تهیه شده است. هرچند این میدان مغناطیسی در مقایسه با زمین بسیار ضعیف‌تر است، اما در سمت دور ماه شدت بیشتری دارد.
اعتبار تصویر: مارک آ. ویچورک – اثر شخصی، با مجوز CC BY 2.5
پیوند به منبع
تحقیق جدید، علت متفاوتی را برای مغناطیس سطحی ماه مطرح می‌کند: یک برخورد بزرگ باستانی.
در مقاله آمده است:
«اندازه‌گیری‌های مغناطیس توسط فضاپیماها و اندازه‌گیری‌های دیرین‌مغناطیسی از نمونه‌های ماه، شواهدی از وجود میدان مغناطیسی میلیاردها سال پیش در ماه ارائه می‌دهند. از آنجا که این میدان قوی‌تر از آن چیزی است که مدل‌های مقیاس‌گذاری برای دیناموهای همرفت هسته‌ای پیش‌بینی می‌کنند، فرضیه‌ای دیرینه مطرح است که می‌گوید دیناموی اولیه با پلاسما ناشی از برخوردهای عظیم تقویت شده است.»
پژوهشگران با شبیه‌سازی‌های متعدد هیدرومغناطیسی و برخورد شهاب‌سنگ‌ها به ماه، دریافتند که یک برخورد قدرتمند، ابری از ذرات باردار (پلاسما) ایجاد کرده که ماه را احاطه کرده است. این ابر در ناحیه‌ای مخالف محل برخورد متمرکز شده و میدان مغناطیسی ضعیف ماه ــ که حدود ۵۰ برابر ضعیف‌تر از میدان مغناطیسی زمین بوده ــ را برای مدت کوتاهی تقویت کرده است.
نتیجه‌ی این فرایند، ایجاد خاصیت مغناطیسی در سنگ‌های سطحی بوده است. این پدیده تنها حدود ۴۰ دقیقه طول کشیده است.
این تصویر نشان می‌دهد که چگونه یک برخورد عظیم در گذشته می‌توانسته ابری از پلاسما ایجاد کند که در نقطه‌ی مقابل محل برخورد متمرکز شده است. ستون سمت چپ چگالی پلاسما را نشان می‌دهد، ستون میانی شدت میدان مغناطیسی را نمایش می‌دهد، و ستون سمت راست باد خورشیدی، پلاسما و میدان مغناطیسی را با هم نشان می‌دهد.
اعتبار تصویر: نارِت و همکاران، ۲۰۲۵، نشریه Science Advances
با مجوز: Creative Commons BY-NC 4.0
در سمت دور ماه و نزدیک قطب جنوب، منطقه‌ای با سنگ‌های مغناطیسی قوی کشف شده است. این منطقه دقیقاً در مقابل یکی از بزرگ‌ترین دهانه‌های برخوردی منظومه شمسی یعنی دریای باران‌ها (Mare Imbrium) قرار دارد. این دهانه احتمالاً در اثر برخورد یک پروتو‌سیاره حدود ۳.۹ میلیارد سال پیش با ماه شکل گرفته است.
به گفته‌ی آیزاک نرت، نویسنده‌ی اصلی مقاله:
«بخش زیادی از مغناطیس ماه هنوز ناشناخته مانده است، اما بسیاری از میدان‌های مغناطیسی قوی که توسط فضاپیماها اندازه‌گیری شده‌اند، می‌توانند با همین فرایند توضیح داده شوند ــ به‌ویژه در سمت دور ماه.»
برخورد Imbrium علاوه بر پلاسما، یک موج فشاری قوی نیز ایجاد کرده که از محل برخورد به سمت نقطه‌ی مقابل آن (آنتی‌پود) حرکت کرده است. این موج فشاری در کنار ابر پلاسما توانسته است سنگ‌های سطح را دچار مغناطیسی شدن کند. در مقاله آمده است:
«این فرایند، همراه با تمرکز امواج فشاری ناشی از برخورد در نقطه‌ی آنتی‌پود، می‌تواند مغناطیسی شدنی ایجاد کند که با میدان‌های قشری فعلی ماه سازگار باشد.»
این موج برخورد آن‌قدر شدید بوده که توانسته برای مدت کوتاهی آرایش اسپین الکترون‌های سنگ‌ها را تغییر دهد. از آنجایی که اسپین الکترون‌ها با میدان‌های مغناطیسی خارجی هم‌راستا می‌شوند، این تغییر در آرایش اسپین به صورت مغناطیسی شدن دائمی در سنگ‌ها باقی مانده است.
بنجامین وایس، از نویسندگان مقاله و پژوهشگر MIT، توضیح می‌دهد:
«مثل این است که دسته‌ای از کارت‌های بازی را در یک میدان مغناطیسی به هوا پرتاب کنید و هر کارت یک سوزن قطب‌نما داشته باشد. وقتی کارت‌ها روی زمین می‌افتند، در جهتی جدید قرار می‌گیرند. این اساس فرایند مغناطیسی شدن است.»
این یافته‌ها می‌تواند به یک بحث قدیمی در مورد منشأ مغناطیس سنگ‌های ماه پایان دهد؛ این‌که آیا منشأ آن برخورد بوده یا دیناموی باستانی ماه.
رونا اوران، هم‌نویسنده‌ی مقاله، می‌گوید:
«برای چندین دهه، این سؤال مطرح بود که مغناطیس ماه از دینامو نشأت می‌گیرد یا از برخورد؟ و ما در اینجا می‌گوییم: هر دو. و این یک فرضیه‌ی قابل آزمون است، که جالب است.»
در پایان مقاله آمده است:
«تقویت کوتاه‌مدت میدان دوقطبی ماه توسط پلاسما ناشی از برخورد، سازوکاری ارائه می‌دهد برای توضیح برخی از قوی‌ترین و گسترده‌ترین ناهنجاری‌های مغناطیسی قشری روی ماه.»
در حال حاضر رفت‌وآمد به ماه شدت گرفته است. با نمونه‌برداری‌های بیشتر در آینده، این نظریه قابل بررسی دقیق‌تر خواهد بود.
پژوهشگران در پایان می‌نویسند:
«ماموریت‌های کنونی و آینده‌ی بازگشت نمونه و مغناطیس‌سنجی ماه، مانند مریخ‌نورد Endurance و فرودگر Chang’e-6، می‌توانند به بررسی نواحی آنتی‌پود حوضه‌های برخوردی مانند Imbrium و Serenitatis بپردازند و به‌دنبال شواهدی از مغناطیس باقی‌مانده از شوک (SRM) در اثر تقویت دوقطبی ماه بگردند.»
