Камни с «Аполлонов» проясняют споры о магнитном поле Луны

Дебаты о напряженности магнитного поля Луны возникли из-за того, что образцы миссий Apollo продемонстрировали противоречивые свидетельства существования как сильных, так и слабых полей в ранней истории спутника 3,5–4 миллиарда лет назад. Исследователи спорили о том, сохраняла ли Луна постоянно сильное поле или слабое, так как палеомагнитные данные этих образцов указывали на интенсивность до 100 микротесла в отдельные периоды, но гораздо более низкую в остальное время. Решение пришло с пониманием того, что высадки Apollo происходили в богатых титаном регионах, которые запечатлели редкие кратковременные всплески интенсивного магнетизма, длившиеся всего тысячи лет, а не отражали типичное слабое поле на протяжении большей части лунной истории.

Более пятидесяти лет научное сообщество было разделено «лунным магнитным парадоксом» — загадкой, возникшей из-за образцов горных пород, доставленных в ходе программы Apollo в период с 1969 по 1972 год. В то время как некоторые образцы указывали на то, что ранняя Луна обладала магнитным щитом такой же мощности, как у Земли, другие данные свидетельствовали о поле настолько слабом, что оно почти не существовало. Понимание этой магнитной истории имеет решающее значение, поскольку оно открывает окно в термическую эволюцию и скорость охлаждения лунного ядра. Новое исследование University of Oxford, опубликованное в журнале Nature Geoscience 26 февраля 2026 года, наконец примиряет эти противоположные точки зрения, демонстрируя, что обе стороны дискуссии наблюдали разные фазы «мерцающего» магнитного динамо.

Как содержание титана в лунных породах повлияло на фиксацию магнитного поля?

Высокое содержание титана в лунных породах, особенно в морских базальтах, позволило им лучше фиксировать и сохранять свидетельства кратковременных мощных всплесков магнитного поля. Образцы с содержанием титана более шести процентов неизменно демонстрировали сильный магнетизм, в то время как образцы с меньшим его содержанием указывали на слабые поля. Этот богатый титаном состав, связанный с событиями плавления на границе ядра и мантии Луны, стал причиной как формирования горных пород, так и временного усиления поля.

Исследовательская группа под руководством адъюнкт-профессора Клэр Николс (Claire Nichols) с факультета наук о Земле University of Oxford использовала современные палеомагнитные методы для повторного изучения химического состава морских базальтов. Их анализ выявил поразительную корреляцию: каждый лунный образец, зафиксировавший высокоинтенсивное магнитное поле, был обогащен титаном. Напротив, породы, содержащие менее 6 мас.% титана, повсеместно ассоциировались со слабыми магнитными сигнатурами. Это открытие позволяет предположить, что образование богатых титаном вулканических пород и генерация мощного магнитного поля были симптомами одного и того же внутреннего геологического процесса.

Конкретные измерения в рамках исследования показывают, что эти богатые титаном породы запечатлели импульсы магнетизма, которые были скорее исключением, чем правилом. По словам профессора Николс, образцы Apollo смещены в сторону чрезвычайно редких событий, длившихся всего несколько тысяч лет. Исторически эти короткие окна высокой активности неверно истолковывались как представляющие стабильную 500-миллионную эпоху лунной истории. В действительности магнитный щит Луны, вероятно, был слабым на протяжении подавляющей части ее существования, усиливаясь лишь тогда, когда в ее недрах возникали специфические термические условия.

Механика мерцающего ядра

Ядро Луны функционировало как прерывистое динамо, где плавление богатого титаном материала на границе ядра и мантии вызывало кратковременные всплески магнитной активности. В отличие от стабильного и долговечного магнитного поля Земли, лунная версия приводилась в действие эпизодическим охлаждением и переворотом мантии. Эти события генерировали поле, которое иногда было сильнее земного, но обычно длилось не более 5000 лет, прежде чем вернуться в спящее или слабое состояние.

Это механическое объяснение отвечает на вопрос, почему многие ученые скептически относились к сильному лунному полю. Ядро Луны относительно невелико — оно составляет лишь около одной седьмой ее общего радиуса — что, согласно стандартной теории динамо, должно затруднять поддержание мощного магнитного щита. Однако исследователи из University of Oxford предполагают, что субдукция или погружение богатых титаном минералов к ядру обеспечивали необходимое термическое воздействие для временного «запуска» динамо. Этот механизм обеспечивал работу мерцающего щита, который защищал поверхность от солнечной радиации короткими интенсивными всплесками в период от 3,5 до 4 миллиардов лет назад.

Сохранение споров во многом было результатом предвзятости выборки, присущей миссиям Apollo. Поскольку лунные моря относительно плоские и безопасны для посадки, астронавты естественным образом собрали непропорционально большое количество морских базальтов. Соавтор исследования, адъюнкт-профессор Джон Уэйд (Jon Wade), отмечает, что если бы миссии приземлились в другом месте, ученые, скорее всего, пришли бы к выводу, что у Луны никогда не было сильного поля. Модели команды подтверждают, что в случайном наборе образцов со всей лунной поверхности почти наверняка отсутствовали бы редкие, богатые титаном породы, зафиксировавшие эти уникальные магнитные события.

Что будущие миссии Artemis откроют о магнитном поле Луны?

Будущие миссии Artemis соберут образцы из различных лунных регионов за пределами богатых титаном участков Apollo, предоставив более обширный набор данных для подтверждения теории прерывистой магнитной истории Луны. Отбирая образцы в районах с различным геологическим составом, исследователи смогут проверить гипотезу о корреляции с титаном и построить более точную временную шкалу лунного динамо. Это поможет определить, было ли «мерцающее» состояние глобальным явлением или локализованным в конкретных вулканических провинциях.

Программа Artemis предлагает уникальную возможность найти магнитные аномалии, которые все еще сохраняют древние следы в районах, куда никогда не добирались астронавты Apollo. Доктор Саймон Стивенсон (Simon Stephenson), соавтор исследования, подчеркивает, что теперь команда может предсказать, какие типы пород сохранят определенную напряженность поля. Нацелившись на регионы с низким содержанием титана, исследователи Artemis смогут сформировать «контрольную группу», необходимую для доказательства того, что магнитная история Луны была преимущественно спокойной, прерываемой лишь мощными выбросами, вызванными титаном, которые выявила оксфордская группа.

Поскольку ученые стремятся к установлению долгосрочного присутствия на Луне, понимание этих древних магнитных сигнатур является не просто вопросом исторического любопытства. Исследование «An intermittent dynamo linked to high-titanium volcanism on the Moon», опубликованное в Nature Geoscience, фактически закрывает важную главу в лунной науке, открывая новые двери для следующего поколения исследователей. Пересмотрев историческое наследие образцов с помощью технологий XXI века, University of Oxford продемонстрировал, что секреты Солнечной системы часто скрыты в тех самых камнях, которые мы изучали десятилетиями.

• Основное исследование: University of Oxford, факультет наук о Земле
• Публикация: Nature Geoscience, 26 февраля 2026 г.
• Основные выводы: Сильные магнитные события были редкими (около 5000 лет) и были связаны с высокотитанистым вулканизмом.
• Влияние: Разрешает 50-летний конфликт между теориями сильного и слабого магнитного поля Луны.