Žemės magnetinis laukas dažniausiai minimas kaip nematomas skydas, saugantis mus nuo Saulės vėjo ir kosminių dalelių. Tačiau nauji tyrimai rodo paradoksą: tas pats laukas gali veikti ir kaip savotiškas „konvejeris“, padedantis daliai Žemės atmosferos dalelių palikti planetą. Dar įdomiau – per milijardus metų šios dalelės galėjo kauptis Mėnulio paviršiuje, palikdamos ten savotišką senovinės Žemės pėdsaką.
Kodėl Mėnulio dulkėse rasta per daug „lakiųjų“ medžiagų
Kai „Apollo“ misijų astronautai pargabeno Mėnulio mėginius, mokslininkai tikėjosi rasti daugiausia uolienų ir dulkių – vadinamojo regolito. Vėlesnės analizės (ypač „Apollo 17“ mėginių) atskleidė keistą dalyką: biriose dulkėse aptikta lakiųjų medžiagų ir elementų – tokių kaip vanduo, anglies dioksidas, taip pat helis, argonas ir azotas – kurių uolienose praktiškai nebuvo.
Ilgą laiką atrodė logiška kaltinti Saulės vėją: Mėnulis neturi stiprios atmosferos ir globalaus magnetinio lauko, todėl įkrautos dalelės lengvai bombarduoja jo paviršių. Tačiau skaičiai nesutapo – lakiųjų medžiagų kiekis buvo pernelyg didelis, kad paaiškinimas būtų „vien Saulės vėjas“.
Sena idėja: tai nutiko tada, kai Žemė dar neturėjo stabilaus magnetinio lauko
Ankstesnė hipotezė skambėjo taip: dalis lakiųjų medžiagų į Mėnulį pateko labai seniai – ankstyvuoju Žemės laikotarpiu, kai mūsų planeta dar neturėjo susiformavusio stipraus magnetinio lauko. Jei magnetinio „skydo“ nėra, atmosferos dalelėms esą lengviau pabėgti ir pasklisti erdvėje.
Ši versija daugeliui atrodė patogi, nes atitiko intuityvų supratimą: magnetinis laukas saugo, o be jo – „nuteka“.
Naujas požiūris: magnetinis laukas gali ne tik stabdyti, bet ir nukreipti
Nauji kompiuteriniai modeliavimai ir analizė siūlo kitą mechanizmą: Žemės magnetinio lauko linijos gali veikti kaip keliai, kuriais dalis atmosferos dalelių nukreipiamos į kosmosą.
Kas yra magnetouodega ir kodėl ji svarbi
Žemės magnetosfera dėl Saulės vėjo nėra tobula sfera. Saulės vėjas „prispaudžia“ magnetosferą dieninėje pusėje, o naktinėje pusėje ją ištęsia, sudarydamas ilgą struktūrą, vadinamą magnetouodega.
Magnetouodegoje yra dvi priešingų krypčių magnetinio lauko linijų sritys, kurias skiria plazmos sluoksnis. Ten vyksta dinamiški procesai:
Kaip dalelės „ištrūksta“ iš magnetouodegos
Magnetouodegoje nuolat pasireiškia turbulencija, plazmos nestabilumas ir vadinamasis magnetinis persijungimas – reiškinys, kai magnetinio lauko linijos „nutrūksta“ ir vėl susijungia, išlaisvindamos energiją ir „išmesdamos“ dalį dalelių tolyn.
Tokiu būdu dalis atmosferos dalelių gali patekti į magnetouodegą, keliauti magnetinio lauko linijomis, o vėliau būti nuneštos Saulės vėjo.
Kada Mėnulis gauna šias daleles
Svarbus niuansas: šis perdavimas efektyviausias tada, kai Mėnulis yra Žemės magnetouodegoje – tai vyksta, kai Mėnulis atsiduria naktinėje Žemės pusėje, kur ištęsta magnetosferos „uodega“. Tada dalis Žemės kilmės dalelių gali „nusėsti“ Mėnulio regolito grūdeliuose.
Kodėl šiandieninė Žemė gali „nutekėti“ net labiau nei senovinė
Skamba paradoksaliai, bet modeliai rodo: esant šiuolaikinei situacijai – su stipresniu Žemės magnetiniu lauku ir santykinai silpnesniu Saulės vėju – į Mėnulį pernešamų dalelių gali būti daugiau nei senovės Žemės scenarijuje (kai magnetinis laukas silpnesnis, o Saulės vėjas – agresyvesnis).
Kitaip tariant, magnetinis laukas ne tik „saugo“, bet ir tam tikromis sąlygomis sudaro efektyvesnį maršrutą dalelių judėjimui.
Ką tai gali reikšti būsimoms Mėnulio misijoms
Jei Žemės kilmės lakiosios medžiagos ilgai ir nuosekliai kauptėsi Mėnulio regolite, tai gali turėti praktinę reikšmę:
Vanduo ir „oras“ ne tik teoriškai
Regolito grūdeliuose įstrigusios molekulės potencialiai galėtų prisidėti prie išteklių, reikalingų būsimoms misijoms – pavyzdžiui, vandens ar tam tikrų dujų, kurias galima panaudoti gyvybės palaikymo sistemose ar technologiniuose procesuose. Kuo daugiau išteklių pavyktų gauti vietoje, tuo mažiau jų reikėtų gabenti iš Žemės.
Žinoma, tai nereiškia, kad Mėnulis staiga taps „sandėliu“, kur viskas paruošta. Bet tai stiprina mintį, kad Mėnulio dirvožemis gali būti vertingesnis, nei atrodė anksčiau.
Kitas didelis klausimas – Marsas ir jo atmosfera
Šis mechanizmas svarbus ir platesniam planetų evoliucijos paveikslui. Marsas šiandien neturi globalaus magnetinio lauko, o viena pagrindinių teorijų teigia, kad būtent dėl to jis ilgainiui prarado didelę atmosferos dalį. Jei geriau suprasime, kaip dalelės pabėga iš Žemės atmosferos net ir turint magnetinį lauką, bus lengviau palyginti, kuo skyrėsi Žemės ir Marso kelias.
Tai galėtų padėti atsakyti į vieną iš svarbiausių klausimų: kaip per milijardus metų kito planetų tinkamumas gyventi ir kokie procesai nulėmė, kad Žemė liko su tankia atmosfera, o Marsas – ne.
Magnetinis laukas kaip dvigubas žaidėjas
Ši istorija nereiškia, kad Žemės magnetinis laukas yra „blogas“ ar pavojingas. Jis išlieka gyvybiškai svarbi apsauga nuo dalies kosminių grėsmių. Tačiau mokslas primena: gamtoje retai būna vien tik „skydai“ arba vien tik „nuotėkiai“.
Žemės magnetinis laukas gali būti ir viena, ir kita – priklausomai nuo vietos, sąlygų ir procesų magnetosferoje. O Mėnulio dulkės, pasirodo, gali saugoti ne tik kosminio bombardavimo istoriją, bet ir tylų, lėtą Žemės atmosferos „pėdsaką“, kauptą milijardus metų.
Šaltiniai:
- https://www.lpi.usra.edu/lunar/samples/
- https://www.nature.com/articles/s43247-025-02960-4
