Тайна магнитного поля Луны: что удалось выяснить спустя полвека споров

Магнитное поле — это косвенный показатель того, что происходило в недрах небесного тела. Если ученые понимают, когда поле было сильным, когда ослабло и когда исчезло, они могут точнее оценить размер ядра, его состав, температуру и скорость охлаждения. О том, что известно о магнитном поле Луны, — в материале «‎Рамблера».

На Земле магнитное поле создается за счет движения проводящей жидкости во внешнем ядре. Этот механизм называют геодинамо. Чтобы он работал, нужен источник энергии — например, охлаждение ядра, конвекция и выделение тепла при кристаллизации.

У Луны ядро намного меньше земного, а сам спутник остывал быстрее. Поэтому идея о том, что у него когда-то могло быть сильное и долго существовавшее магнитное поле, долго выглядела парадоксальной. В 2017 году NASA проанализировало лунные образцы, которые показывали, что поле существовало больше миллиарда лет и в какой-то момент было очень сильным, но механизм его генерации исследователи тогда не могли.

Что показали первые исследования лунных камней?

Ранние работы 1970-х годов, основанные на палеомагнитных измерениях образцов Apollo 11, 16 и 17, дали очень высокие оценки напряженности древнего поля. В одном из обзоров NASA Technical Reports Server указывалось, что около 3,9–4,0 млрд лет назад напряженность поля на поверхности Луны могла составлять порядка 1,3 Oe, а для более молодых образцов около 3,6 млрд лет — примерно четверть этой величины.

Единственный человек, похороненный на Луне: как Юджин Шумейкер осуществил свою мечту после смерти

Для такого небольшого тела это были очень высокие оценки. Именно они и легли в основу представления о том, что в ранней истории Луна обладала действительно мощным магнитным полем.

Как возникла модель долгоживущего лунного динамо?

Позднее, по мере накопления новых палеомагнитных измерений, появилась модель долгоживущего лунного динамо. В частности, в работе, опубликованной в Science, и в ряде последующих исследований предполагалось, что лунное ядро могло поддерживать магнитное поле очень долго, а напряженность на поверхности в отдельные эпохи достигала десятков микротесла.

Позднее появились и оценки, согласно которым динамо могло существовать еще около 3,1 млрд лет назад, а окончательно исчезло значительно позже. В 2020 году NASA также писало, что магнитосфера Луны могла заметно ослабнуть примерно к 3,2 млрд лет назад и исчезнуть около 1,5 млрд лет назад. Так постепенно сложилась картина, в которой у Луны было не просто древнее магнитное поле, а довольно долгий период его существования.

Почему появились сомнения?

Проблема заключалась в том, как именно были получены ранние данные. Во многих случаях исследователи анализировали породу целиком, а не отдельные устойчивые магнитные носители внутри нее. Это важный нюанс, потому что за миллиарды лет лунные камни пережили множество процессов, способных исказить исходную магнитную запись: удары метеоритов, нагрев, локальное перемагничивание, воздействие солнечного ветра. После доставки на Землю на них также могли влиять земное магнитное поле и лабораторные условия.

Поэтому сам факт намагниченности еще не доказывал, что порода действительно сохранила запись древнего глобального поля Луны. Именно из-за этого в последние годы исследователи стали задавать другой вопрос: не просто есть ли в образце магнитный сигнал, а является ли этот сигнал первичным.

Что показало исследование образцов Apollo 17?

Ключевым пмереворотом стала работа 2024 года, опубликованная в Communications Earth & Environment. Исследователи заново изучили базальты Apollo 17 — образцы 70035 и 75035 возрастом около 3,7 млрд лет.

На этот раз ученые отказались от анализа всей породы и сосредоточились на отдельных кристаллах полевого шпата. Внутри них находятся магнитные включения, которые считаются хорошими носителями первичной записи. Логика была простой: если кристаллы действительно формировались в присутствии сильного глобального магнитного поля Луны, они должны были сохранить надежный сигнал.

Но результат оказался неожиданным. Анализ показал, что естественная остаточная намагниченность кристаллов из образца 70035 чрезвычайно слаба. После нагрева до 590 °C и серии контрольных экспериментов исследователи пришли к выводу, что сами кристаллы способны хорошо записывать магнитное поле, но в данном случае фиксируют нулевой или почти нулевой фон.

Это был важный результат. Если бы кристаллы сами по себе плохо удерживали магнитную запись, такой результат ничего бы не значил. Но здесь оказалось наоборот: носители были качественными, а значит, слабый сигнал, скорее всего, отражал реальную слабость или отсутствие внешнего поля в момент кристаллизации.

На этом основании авторы предложили значительно сократить хронологию мощного лунного динамо: по их версии, сильное ядровое поле могло существовать только в первые примерно 140 млн лет истории Луны.

Что поменяло это открытие?

Если новый анализ верен, то самая мощная фаза лунного магнитного поля была гораздо короче, чем считалось раньше. Больше не нужно объяснять, как маленькая Луна могла поддерживать почти земное по силе поле на протяжении очень долгого времени.

При этом новая работа не доказывает, что после этой ранней стадии магнитного поля не было совсем. Она ставит под сомнение именно прежние оценки силы и длительности мощного ядрового динамо.

О чем еще ведутся споры?

Палеомагнитная история Луны остается неоднородной. В 2020 году в статье Science Advances сообщалось о почти нулевом поле для двух лунных брекчий возрастом около 0,44–1,0 млрд лет, что хорошо согласовывалось с идеей позднего затухания динамо.

Но в 2025 году в Science Advances вышла работа, где речь шла уже о другой эпохе. Авторы предположили, что на среднем этапе эволюции Луны существовало не сильное, а устойчивое, но слабое магнитное поле.

Из-за этого современная картина выглядит еще сложнее, чем раньше. Речь, вероятно, идет сразу о нескольких стадиях: мощной ранней, затем более слабой промежуточной и, возможно, позднем окончательном затухании.

Практически весь этот спор строится вокруг лунных пород, доставленных миссиями Apollo. Они до сих пор остаются главным прямым источником информации о древнем магнитном поле Луны.

При этом современные приборы позволяют исследовать эти образцы гораздо точнее, чем в 1970-х годах. Поэтому старые камни продолжают давать новые результаты: меняются не сами образцы, а методы, которыми их анализируют. В этом смысле история лунного магнитного поля — это одновременно и история развития палеомагнитных технологий.

Что будут проверять дальше?

Следующий шаг зависит от новых образцов из других регионов Луны и других геологических эпох. Именно поэтому в обсуждениях этой темы постоянно упоминают будущие миссии Artemis и китайские лунные программы.

Если новые экспедиции доставят породы, которые не проходили тот же путь хранения и лабораторной обработки, что классические образцы Apollo, у ученых появится возможность проверить нынешние выводы на независимом материале. Только так можно будет понять, насколько выводы по образцам 70035 и 75035 отражают общую историю Луны, а не особенности отдельных пород.

Ранее мы рассказывали о пяти мифах о высадке на Луну, которые давно опровергнуты.