4,5 миллиарда лет назад поверхность Земли представляла собой горящее месиво. Задолго до появления жизни наша планета находилась во власти высоких температур и ядовитой атмосферы. Солнце светило тусклее, но на раннем этапе развития осыпало Землю потоками частиц и излучения от сильных вспышек и корональных выбросов массы, которые были интенсивнее сегодняшних в 10-100 раз. К счастью, у нашей планеты достаточно быстро появился защитник — Луна.
Сегодня у Луны практически нет магнитного поля, и в прежние годы учёные считали, что так было всегда. Позже оказалось, что когда-то Луна обладала магнитосферой, это оставило намагниченность лунной породы. Установили это на современном этапе изучения лунного грунта, доставленного американскими астронавтами и советскими автоматическими станциями. А совсем недавно исследователи выяснили, что атомы из атмосферы Земли достигали поверхности Луны, то есть когда-то наша планета и спутник активно обменивались атомами газов своих атмосфер.
Краткая история Луны
Согласно наиболее популярной у современных астрономов теории, Луна сформировалась 4,5 миллиарда лет назад, когда объект размером с Марс под названием Тейя врезался в молодую Землю. В результате столкновения огромное количество породы выбросило в космос. Учёные считают, что часть этих обломков и образовала наш спутник.
В первое время Луна была намного ближе к Земле, чем сейчас. Сегодня учёные подсчитали, что спутник удаляется от Земли со скоростью примерно 4 см в год. 4 миллиарда лет назад Луна была в 3 раза ближе к Земле, чем сегодня — на расстоянии около 130 000 км, а в наше время среднее расстояние составляет 384 467 км.
Магнитный экран
Учёные NASA провели компьютерное моделирование взаимодействия магнитных полей Земли и Луны около 4 миллиардов лет назад. Оказалось, что объединение магнитных полей способствовало увеличению экранирующего эффекта от солнечных вспышек раннего Солнца, а также обмену газами двух атмосфер. Открытие азота в образцах лунных пород также подтверждает идею, что атмосфера Земли, в которой преобладает азот, способствовала формированию древней атмосферы Луны и её поверхностного слоя.
Анализируя лунный грунт, учёные подсчитали, что подобное состояние с общим магнитным полем, когда магнитосферы Земли и Луны были совмещены, могло продолжаться в период от 4,1 до 3,5 миллиардов лет назад. Со временем внутренняя часть Луны остыла, и ядро уже не могло генерировать мощную магнитосферу. Напряжённость лунного магнитного поля значительно уменьшилась 3,2 миллиарда лет назад, и само поле практически полностью исчезло примерно 1,5 миллиарда лет назад. В отсутствии магнитного поля и с прекращением лунного вулканизма солнечный ветер «сдул» атмосферу с нашего естественного спутника, как и с Марса. Земля же избежала этой участи во многом благодаря активному вулканизму, но какую-то помощь оказала и Луна, прикрывая своей магнитосферой планету от буйства молодого Солнца.
Данная гипотеза подсказывает астрономам новые стратегии поиска будущих потенциально обитаемых экзопланет. Если у них есть своя Луна, значит, и шанс найти «вторую Землю» возрастает.
С помощью новой программы полётов на Луну NASA Artemis можно проверить эту гипотезу. Астронавты добудут первые образцы с южного полюса Луны, где магнитные поля Земли и Луны когда-то были наиболее сильно связаны. Интерес к южному полюсу Луны вызван тем, что там находятся наиболее глубокие кратеры, чье дно миллиарды лет не видело солнечного света, а значит могло сохранить древние летучие вещества. В новых образцах учёные смогут отыскать следы древней атмосферы Земли, например, изотопы азота и кислорода, которые перемещались вдоль силовых линий магнитного поля.
Авторы: Артур Арушанян, Виталий Егоров
Источник: https://www.nasa.gov/feature/earth-and-moon-once-shared-a-magnetic-shield-protecting-their-atmospheres/
