Die Anwesenheit von magnetisierten Gesteinen auf der Oberfläche des Mondes, welcher kein globales Magnetfeld besitzt, ist seit der Zeit des Apollo-Programms ein Rätsel. Jetzt hat ein Wissenschaftsteam einen neuen Mechanismus vorgestellt, der in der Frühzeit des Mondes ein Magnetfeld erzeugt haben könnte.
Der „Geodynamo“, der das Erdmagnetfeld erzeugt, wird durch Hitze aus dem inneren Kern versorgt, welche komplexe Flüssigkeitsbewegungen in dem geschmolzenen Eisen des äußeren Kerns antreibt. Aber laut Christina Dwyer, einer Studentin der Erd- und planetaren Wissenschaften an der University of California in Santa Cruz, ist der Mond zu klein, um diese Art Dynamo zu unterstützen. In der Nature-Ausgabe vom 10. November beschreiben Dwyer und ihre Co-Autoren – der Planetenwissenschaftler Francis Nimmo von der UC Santa Cruz und David Stevenson vom California Institute of Technology – wie ein frühzeitlicher lunarer Dynamo aus der Durchmischung des flüssigen Mondkerns entstanden sein könnte, angetrieben von der Bewegung des festen Mantels über ihm.
„Das ist eine ganz andere Art, einen Dynamo anzutreiben, welche physikalische Durchmischung voraussetzt, wie das Rühren in einer Schüssel mit einem Riesenlöffel“, sagte Dwyer.
Dwyer und ihre Co-Autoren berechneten die Auswirkungen der differentiellen Bewegung zwischen dem Mondkern und dem Mantel. In seiner frühen Vergangenheit umkreiste der Mond die Erde in einer viel geringeren Entfernung als er es heute tut und er bewegt sich kontinuierlich von der Erde weg. Bei geringen Entfernungen sorgten Gezeitenwechselwirkungen zwischen der Erde und dem Mond dafür, dass der Mantel des Mondes leicht anders rotiert als der Kern. Diese differentielle Bewegung des Mantels relativ zum Kern durchmischte den flüssigen Kern und verursachte Flüssigkeitsbewegungen, die – theoretisch – einen magnetischen Dynamo erzeugt haben könnten.
„Der Mond wackelt ein bisschen, während er rotiert – das wird Präzession genannt – aber der Kern ist flüssig und folgt nicht exakt derselben Präzession. Also bewegt sich der Mantel über dem Kern vor und zurück und das wühlt den Kern auf“, erklärte Nimmo, ein Professor für Erd- und planetare Wissenschaften an der UC Santa Cruz.
Die Forscher fanden heraus, dass ein lunarer Dynamo auf diese Weise mindestens eine Milliarde Jahre lang funktioniert haben könnte. Letztendlich hätte er allerdings aufgehört zu funktionieren, als der Mond sich von Erde entfernte. „Je weiter sich der Mond entfernt, desto geringer ist die Durchmischung und ab einem bestimmten Punkt schaltet sich der lunare Dynamo ab“, sagte Dwyer.
Gesteine können durch die Schockwelle eines Einschlags magnetisiert werden, ein Mechanismus, den einige Wissenschaftler vorgeschlagen haben, um die Magnetisierung der lunaren Gesteinsproben zu erklären. Aber kürzliche paläomagnetische Analysen von Mondgesteinen und orbitale Messungen von der Magnetisierung der Mondkruste sprechen dafür, dass es in der frühen Vergangenheit ein starkes, langlebiges Magnetfeld auf dem Mond gab.
„Eines der schönen Dinge von unserem Modell ist, dass es erklärt, wie ein lunarer Dynamo eine Milliarde Jahre überdauert haben könnte“, sagte Nimmo. „Es macht auch Vorhersagen darüber, wie sich die Stärke des Feldes über die Jahre verändert haben sollte und das ist möglicherweise mit genügend paläomagnetischen Beobachtungen prüfbar.“
Es sind jedoch detailliertere Analysen notwendig, um zu zeigen, dass das Aufwühlen des Kerns durch den Mantel die richtige Art von Flüssigkeitsbewegungen erzeugen würde, welche ein Magnetfeld generieren. „Nur bestimmte Arten von Flüssigkeitsbewegungen erzeugen magnetische Dynamos“, sagte Dwyer. „Wir berechneten die Kraft, welche verfügbar ist, um den Dynamo und die magnetische Feldstärke anzutreiben, die generiert werden könnten. Aber wir brauchen wirklich die Dynamo-Experten, um dieses Modell auf die nächste Detailstufe zu bringen und zu sehen, ob es funktioniert.“
Ein funktionierendes Modell eines lunaren Dynamos, kombiniert mit der genaueren paläomagnetischen Analyse von Mondgesteinen könnte Wissenschaftlern ein leistungsfähiges Werkzeug zur Untersuchung der Vergangenheit des Mondes geben, meinte Dwyer. Zusätzlich präsentiert die Studie einen neuen Mechanismus zur Generierung eines Magnetfeldes nicht nur auf dem Mond, sondern auch bei anderen kleinen Körpern, eingeschlossen große Asteroiden.
Quelle: http://news.ucsc.edu/2011/11/lunar-dynamo.html
(THK)
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