Skały z misji Apollo rozwiązują zagadkę pola magnetycznego Księżyca

Debata na temat natężenia pola magnetycznego Księżyca wzięła się stąd, że próbki z misji Apollo dostarczyły sprzecznych dowodów na istnienie zarówno silnych, jak i słabych pól we wczesnej historii globu, 3,5–4 miliardy lat temu. Badacze spierali się o to, czy Księżyc utrzymywał stale silne pole, czy też słabe, ponieważ dane paleomagnetyczne z tych próbek wskazywały momentami natężenie do 100 mikroteli, ale w innych okresach było ono znacznie niższe. Rozwiązanie przyszło wraz z uświadomieniem sobie, że lądowania Apollo miały miejsce w regionach bogatych w tytan, które zachowały rzadkie, krótkie rozbłyski intensywnego magnetyzmu trwające zaledwie tysiące lat, nie reprezentując typowego słabego pola dominującego przez większość księżycowej historii.

Przez ponad pięćdziesiąt lat społeczność naukowa była podzielona przez „księżycowy paradoks magnetyczny” – zagadkę wynikającą z analizy skał przywiezionych podczas programu Apollo w latach 1969–1972. Podczas gdy niektóre próbki sugerowały, że wczesny Księżyc posiadał tarczę magnetyczną tak potężną jak ziemska, inne dane wskazywały na pole tak słabe, że niemal nieistniejące. Zrozumienie tej historii magnetycznej jest kluczowe, ponieważ stanowi ono okno na ewolucję termiczną i tempo stygnięcia jądra Księżyca. Nowe badanie z University of Oxford, opublikowane w Nature Geoscience 26 lutego 2026 roku, ostatecznie godzi te sprzeczne poglądy, wykazując, że obie strony debaty obserwowały różne fazy „migoczącego” dynama magnetycznego.

Jak zawartość tytanu w skałach księżycowych wpłynęła na zapisy pola magnetycznego?

Wysoka zawartość tytanu w skałach księżycowych, zwłaszcza w bazaltach mórz (Mare basalts), umożliwiła lepsze rejestrowanie i zachowanie dowodów na krótkie, silne skoki pola magnetycznego. Próbki zawierające ponad sześć procent tytanu konsekwentnie wykazywały silny magnetyzm, podczas gdy te z mniejszą ilością wskazywały na słabe pola. Ten bogaty w tytan skład, powiązany ze zdarzeniami topnienia na granicy jądro-płaszcz Księżyca, spowodował zarówno formowanie się skał, jak i tymczasowe wzmocnienie pola.

Zespół badawczy, kierowany przez profesor nadzwyczajną Claire Nichols z Department of Earth Sciences, University of Oxford, wykorzystał nowoczesne techniki paleomagnetyczne do ponownego zbadania składu chemicznego bazaltów mórz (Mare basalts). Ich analiza ujawniła uderzającą korelację: każda księżycowa próbka, która zarejestrowała pole magnetyczne o wysokim natężeniu, była również wzbogacona w tytan. Z kolei skały zawierające mniej niż 6% wag. tytanu były powszechnie kojarzone ze słabymi sygnaturami magnetycznymi. Odkrycie to sugeruje, że powstawanie wysokotytanowych skał wulkanicznych i generowanie potężnego pola magnetycznego były objawami tego samego wewnętrznego procesu geologicznego.

Konkretne pomiary w ramach badania wskazują, że te bogate w tytan skały uchwyciły impulsy magnetyzmu, które były raczej wyjątkiem niż regułą. Według profesor Nichols, próbki Apollo wykazują tendencję do rejestrowania niezwykle rzadkich zdarzeń, które trwały zaledwie kilka tysięcy lat. Historycznie te krótkie okna wysokiej aktywności były błędnie interpretowane jako reprezentujące stabilną, trwającą 500 milionów lat epokę w historii Księżyca. W rzeczywistości tarcza magnetyczna Księżyca była prawdopodobnie słaba przez zdecydowaną większość jego istnienia, a jej intensywność rosła tylko wtedy, gdy w głębi jego wnętrza spełnione zostały specyficzne warunki termiczne.

Mechanika migoczącego jądra

Jądro Księżyca funkcjonowało jako przerywane dynamo, w którym topnienie materiału bogatego w tytan na granicy jądro-płaszcz wyzwalało krótkotrwałe wybuchy aktywności magnetycznej. W przeciwieństwie do stałego, długotrwałego pola magnetycznego Ziemi, wersja księżycowa była napędzana przez epizodyczne chłodzenie i przewrót płaszcza. Zdarzenia te generowały pole, które bywało silniejsze niż ziemskie, ale zazwyczaj trwało nie dłużej niż 5000 lat przed powrotem do stanu uśpienia lub słabości.

To mechaniczne wyjaśnienie odpowiada na pytanie, dlaczego wielu naukowców sceptycznie odnosiło się do silnego pola księżycowego. Jądro Księżyca jest stosunkowo małe – stanowi zaledwie około jednej siódmej jego całkowitego promienia – co według standardowej teorii dynama powinno utrudniać utrzymanie potężnej tarczy magnetycznej. Jednak badacze z University of Oxford sugerują, że subdukcja lub osiadanie minerałów bogatych w tytan w kierunku jądra zapewniało niezbędne pobudzenie termiczne do tymczasowego „rozruchu” dynama. Mechanizm ten pozwalał na powstanie migoczącej tarczy, która chroniła powierzchnię przed promieniowaniem słonecznym w krótkich, intensywnych seriach między 3,5 a 4 miliardy lat temu.

Trwałość debaty była w dużej mierze wynikiem błędu selekcji właściwego dla misji Apollo. Ponieważ regiony mórz (Mare) na Księżycu są stosunkowo płaskie i bezpieczne do lądowania, astronauci w naturalny sposób zebrali nieproporcjonalnie dużą ilość bazaltów mórz (Mare basalts). Współautor badania, profesor nadzwyczajny Jon Wade, zauważa, że gdyby misje wylądowały gdzie indziej, naukowcy prawdopodobnie doszliby do wniosku, że Księżyc nigdy nie posiadał silnego pola. Modele zespołu potwierdzają, że losowy zestaw próbek z całej powierzchni Księżyca prawie na pewno nie zawierałby rzadkich, bogatych w tytan skał, które zarejestrowały te unikalne zdarzenia magnetyczne.

What will future Artemis missions reveal about the Moon's magnetic field?

Przyszłe misje Artemis zgromadzą próbki z różnorodnych regionów księżycowych poza bogatymi w tytan miejscami lądowań Apollo, dostarczając szerszego zestawu danych dla potwierdzenia przerywanej historii magnetycznej Księżyca. Poprzez pobranie próbek z obszarów o różnym składzie geologicznym, badacze będą mogli przetestować hipotezę korelacji z tytanem i zbudować dokładniejszą oś czasu księżycowego dynama. Pomoże to ustalić, czy stan „migotania” był zjawiskiem globalnym, czy też ograniczonym do konkretnych prowincji wulkanicznych.

Program Artemis oferuje wyjątkową okazję do znalezienia anomalii magnetycznych, które wciąż zachowują starożytne sygnatury w obszarach, do których astronauci Apollo nigdy nie dotarli. Dr Simon Stephenson, współautor badania, podkreśla, że zespół jest obecnie w stanie przewidzieć, jakie rodzaje skał zachowają określone natężenia pola. Celując w regiony o niskiej zawartości tytanu, eksploratorzy Artemis mogą dostarczyć „grupę kontrolną” potrzebną do udowodnienia, że historia magnetyczna Księżyca była w przeważającej mierze spokojna, przerywana jedynie gwałtownymi, napędzanymi tytanem skokami zidentyfikowanymi przez zespół z Oksfordu.

W obliczu planów ustanowienia długoterminowej obecności na Księżycu, zrozumienie tych starożytnych sygnatur magnetycznych to coś więcej niż kwestia historycznej ciekawości. Badanie „An intermittent dynamo linked to high-titanium volcanism on the Moon”, opublikowane w Nature Geoscience, skutecznie zamyka ważny rozdział w nauce o Księżycu, otwierając jednocześnie nowe drzwi dla następnej generacji odkrywców. Dzięki ponownemu zbadaniu historycznych próbek przy użyciu technologii XXI wieku, University of Oxford udowodnił, że tajemnice Układu Słonecznego często ukryte są w tych samych skałach, które badamy od dziesięcioleci.

• Badania podstawowe: University of Oxford, Department of Earth Sciences
• Publikacja: Nature Geoscience, 26 lutego 2026 r.
• Kluczowe ustalenia: Silne zdarzenia magnetyczne były rzadkie (ok. 5000 lat) i powiązane z wulkanizmem bogatym w tytan.
• Wpływ: Rozwiązuje trwający 50 lat konflikt między teoriami o silnym i słabym polu magnetycznym Księżyca.