Місяць допомогла зародженню життя на Землі

Чотири з половиною мільярди років тому Сонце бомбардувало Землю сильними викидами радіації. Потоки заряджених частинок, звані сонячним вітром, погрожували нашій атмосфері. І в ті часи планета була непридатною для життя. Але магнітний щит Місяця, можливо, допоміг Землі зберегти атмосферу і, в кінцевому підсумку, розвинути життя і умови для життя. Про це сказано в дослідженні вчених NASA, опублікованому в журналі Science Advances.

– Схоже, що Місяць давала істотний захисний бар’єр від сонячного вітру Землі, який мав вирішальне значення для здатності Землі підтримувати свою атмосферу в той час. Ми з нетерпінням чекаємо продовження цих висновків, коли NASA відправить астронавтів на Місяць в рамках програми “Артеміда”, яка поверне критичні зразки Південного полюса Місяця, – зазначив головний науковий співробітник NASA і провідний автор дослідження Джим Грін.

Згідно популярним теоріям, Місяць сформувався 4,5 мільярда років тому, коли об’єкт розміром з Марс під назвою Тейя врізався в протоземля, коли нашій планеті було менше 100 мільйонів років. Уламки зіткнення утворили Місяць, а інші – з’єдналися з Землею. Через сили тяжіння присутність Місяця стабілізувало вісь обертання Землі. У той час наша планета оберталася набагато швидше, один день тривав 5 годин. І сама Місяць була набагато ближче. Коли гравітація Місяця впливала на земні океани, вода злегка нагрівалася, ця енергія розсіюється і це призвело до того, що супутник віддалився від Землі зі швидкістю 1,5 дюйма в рік.

Чотири мільярди років тому Місяць була в три рази ближче до Землі, ніж сьогодні. Вчені колись думали, що у Місяця ніколи не було глобального магнітного поля, тому що у неї маленька ядро. Магнітне поле змушує електричні заряди рухатися по невидимим лініях, які нахиляються у супутника на полюсах.

Давно відомо про магнітне поле Землі, яке створює гарні полярні сяйва в Арктиці й Антарктиці. Воно також змушує електричні заряди переміщатися по його невидимим лініях. Рух рідкого заліза і нікелю глибоко всередині нашої планети генерує магнітні поля, які становлять захисний шар, що оточує Землю, магнітосферу. Але завдяки дослідженням зразків місячної поверхні вчені з’ясували, що на Місяці колись теж була магнітосфера. Як і на Землі, тепло від освіти Місяця могло утримувати залізо всередині, хоча і не так довго через невеликого розміру.

– Це як пекти торт: ви дістаєте його з духовки і він остигає. Чим більше маса, тим більше часу потрібно, щоб охололо, – пояснив Грін.

У новому дослідження змоделювали поведінку магнітних полів Землі і Місяця близько 4 мільярдів років тому. Вчені створили комп’ютерну модель, щоб подивитися на поведінку магнітних полів в двох положеннях на їх відповідних орбітах. Таким чином стало зрозуміло, що коли-то магнітосфера Місяця служила бар’єром для різкого сонячного випромінювання, що падає на систему Земля-Місяць. Це тому, що, згідно з комп’ютерної моделі, магнітосфери Землі і її супутника були б магнітно пов’язані в полярних регіонах.

Високоенергетичні частинки сонячного вітру не могли повністю проникнути через пов’язане магнітне поле і відокремити атмосферу. Але був і атмосферний обмін. Екстремальний ультрафіолетове світло від Сонця відділяв електрони від нейтральних частинок в самій верхній атмосфері Землі, і робив ці частинки зарядженими, що дозволяло їм подорожувати на Місяць уздовж ліній магнітного поля. Можливо, це також сприяло тому, що супутник в ті далекі часи мав тонку атмосферу.

Відкриття азоту в зразках місячних гірських порід підтверджує ідею про те, що атмосфера Землі, в якій переважає азот, сприяла формуванню стародавньої атмосфери Місяця і її кори. Вчені підрахували, що ця ситуація із загальним магнітним полем, коли магнітосфери Землі і Місяця з’єднані, могла зберігатися від 4,1 до 3,5 мільярдів років тому.

Згодом, коли внутрішня частина Місяця охолола, наш найближчий сусід втратив свою магнітосферу, а потім і атмосферу. Поле зникло приблизно 1,5 мільярда років тому. Без магнітного поля сонячний вітер відносив атмосферу. З цієї ж причини Марс втратив свою атмосферу.

Дослідники вважають, що якщо наша Місяць зіграла важливу роль в захисті планети від шкідливого випромінювання в критично ранній час, то аналогічно можуть впливати і інші супутники навколо земних екзопланет. Це може сприяти населеності планет.

В рамках програми “Артеміда” вчених особливо цікавлять області Південного полюса Місяця, які не бачили сонячного світла протягом мільярдів років, тому що сонячні частки не несли б летючі речовини. Наприклад, азот і кисень, можливо, перемістилися з Землі на Місяць уздовж силових ліній магнітного поля і застрягли в породах.