В настоящее время у Луны нет внутреннего магнитного поля, которое можно наблюдать на Земле. Однако на его поверхности есть локализованные области размером до нескольких сотен километров, где преобладает очень сильное магнитное поле. Это было показано измерениями во время миссий Аполлон. С тех пор исследователи задаются вопросом о происхождении этих магнитных пятен. По одной из теорий, они в некотором роде являются остатками древнего магнитного поля ядра. Возможно, подобное тому, что все еще можно наблюдать на Земле сегодня. Здесь ядро ​​состоит из расплавленного и твердого железа, и его вращение создает магнитное поле Земли. Почему внутреннее поле Луны в какой-то момент погасло, остается предметом исследования.

Другая давно обсуждаемая теория о локальных магнитных пятнах Луны предполагает, что они являются результатом процессов намагничивания, вызванных ударами массивных тел о поверхность Луны. Исследование, недавно опубликованное в журнале Science Advances, теперь показывает, что в прошлом у Луны, должно быть, было внутреннее ядро ​​динамо-машины. Исследователи пришли к своему выводу, опровергнув эту вторую теорию с помощью сложного компьютерного моделирования. Это результат большого международного сотрудничества между MIT, GFZ-Potsdam, UCLA, Потсдамским университетом, Мичиганским университетом и австралийским университетом Кертина.

Второй тезис был подтвержден, среди прочего, тем фактом, что большие и сильные магнитные пятна были обнаружены на другой стороне Луны, как раз напротив крупных лунных кратеров. Предполагалось, что их происхождение было следующим: поскольку Луна, в отличие от Земли, не имеет атмосферы, защищающей ее от метеоритов и астероидов, такие массивные тела могут ударить по ней с полной силой и измельчить и ионизировать материал на ее поверхности. Созданное таким образом облако заряженных частиц, также называемое плазмой, обтекает Луну, сжимает магнитный солнечный ветер, присутствующий в космосе, и тем самым усиливает его магнитное поле. В то же время солнечный ветер создает магнитное поле в самой Луне. На поверхности, противоположной удару, все эти поля усиливаются и создают наблюдаемый магнетизм в породах коры.

Используя примеры некоторых хорошо известных лунных кратеров исследователи смоделировали удар, включая образование плазмы, распространение плазмы вокруг Луны и направление поля, индуцированного во внутренность луны. Используя программное обеспечение, которое изначально было разработано для приложений космической физики и космической погоды, они смоделировали самые разные сценарии столкновения. Таким образом, ученые смогли показать, что одного лишь усиления магнитных полей из-за столкновений и выброшенного материала было недостаточно для создания большой напряженности поля, как первоначально оценивалось и измерялось на Луне: результирующее магнитное поле в тысячу раз слабее, чем необходимо для объяснения наблюдений.

Однако это не означает, что этих эффектов не существует; они только сравнительно слабы. В частности, моделирование показало, что усиление поля плазменным облаком на тыльной стороне столкновения с большей вероятностью происходит над корой, и что магнитное поле внутри луны теряет большую часть своей энергии из-за диссипации из-за турбулентности в облаке.

«Вопрос о том, как именно образовались магнитные пятна, все еще требует дополнительных исследований. Но теперь ясно, что в какой-то момент времени должно было присутствовать внутреннее магнитное поле Луны, чтобы это произошло», — говорит Юрий Шприц, профессор Университета им. Потсдам и руководитель секции физики магнитосферы в GFZ-Potsdam. «Кроме того, это исследование может помочь нам лучше понять природу магнитного поля, генерируемого динамо, и динамо-процесс на Земле, внешних планетах и ​​экзопланетах».