Magnetinės bangos virš Mėnulio

Mėnulis neturi globalaus magnetinio lauko, todėl Saulės vėjo dalelės tiesiogiai bombarduoja jo paviršių. Visgi kai kur plutoje yra įmagnetintų mineralų, kurie suformuoja lokalias magnetines anomalijas. Dar septintajame dešimtmetyje orbitinių zondų duomenyse pastebėtas keistas reiškinys: kai kuriose Mėnulio vietose magnetinis laukas staiga sustiprėja, kartais net dešimt kartų virš foninio anomalijų lygio. Be to, šie sustiprėjimai driekiasi šimtus kilometrų virš paviršiaus.

Asociatyvi „Pixabay“ nuotr.

Per pusšimtį metų vadinamieji „Mėnulio išoriniai magnetiniai sustiprėjimai“ (LEME) išliko mįslingi – niekas nesugebėjo paaiškinti nei jų prigimties, nei tokio didelio aukščio virš paviršiaus. Dabar grupė mokslininkų pateikė atsakymą – LEME sukelia iki šiol neįvertinta netiesinė Kelvino-Helmholco nestabilumo atmaina.

Kelvino-Helmholco nestabilumas (KHI) yra fundamentalus fizikinis procesas, vykstantis, kai du skysčiai ar plazmos srautai juda skirtingais greičiais. Jo pavyzdžių apstu mūsų aplinkoje – tai ir kylantys garai iš arbatinuko ar dūmai iš kamino, ir vėjo sukeltos bangos ežere, ir banguoti debesys. Mėnulio atveju Saulės vėjas trenkiasi į mažytes minimagnetosferas, kurias sukuria paviršiaus regolite esančios magnetinės anomalijos.

Mokslininkai žinojo apie šią sąveiką, tačiau jai analizuoti naudojo supaprastintus tiesinius skaičiavimus, kurie prognozavo tik sūkurines bangas arti prie paviršiaus. Naujojo tyrimo autoriai panaudojo netiesinius magnetohidrodinamikos modelius ir atrado du skirtingus KHI režimus. Esant didesniam Saulės vėjo greičiui susidaro smūginių bangų dominuojamas režimas, kuriame KHI generuoja greitąsias magnetohidrodinamines smūgines bangas, sklindančias aukštyn nuo paviršiaus – būtent tai atitinka erdvėlaivių stebėtus magnetinius sustiprėjimus šimtų kilometrų aukštyje. Esant lėtesniam vėjui dominuoja sūkurių režimas, kuris stiprina magnetinį lauką 30–40 kartų prie paviršiaus, o sūkurių sukeltos bangos vis tiek sklinda aukštyn.

Skaitmeninių modelių rezultatai puikiai atitiko 1998 metų „Lunar Prospector“ zondo duomenis. Rezultatai aktualūs ne tik Mėnuliui: tas pats mechanizmas greičiausiai veikia ir Marse, kur MAVEN zondas jau patvirtino KHI egzistavimą plazmos aplinkoje, o paviršiaus magnetinės anomalijos analogiškos Mėnulio.

Tyrimo rezultatai publikuojami „The Astrophysical Journal Letters“.