p A lua, Mercúrio e muitos corpos parentais de meteoritos contêm uma crosta magnetizada, que é comumente creditado a um antigo dínamo central. Uma hipótese alternativa de longa data sugere a amplificação do campo magnético interplanetário e do campo induzido da crosta (campo crustal) via plasma gerado por impactos de meteoróides. Em um novo relatório agora publicado em Avanços da Ciência , Rona Oran e uma equipe de pesquisa dos Departamentos de Ciências da Terra e Planetárias, Geociências e Ciências Espaciais nos EUA, Alemanha e Austrália mostraram que, embora os plasmas de impacto possam melhorar temporariamente o campo dentro da lua, os campos resultantes eram pelo menos três ordens de magnitude muito fracos para explicar as anomalias magnéticas da crosta lunar. A equipe usou simulações magnetohidrodinâmicas e de impacto ao lado de relações analíticas neste trabalho para mostrar o núcleo do dínamo (e não plasmas gerados pelo impacto de asteróides) como a única fonte possível de magnetização na lua. p O dínamo lunar e a crosta lunar

p Os campos magnéticos gerados indutivamente em um interior planetário fluido são gerados por meio do processo de dínamo. A lua atualmente carece de um campo magnético de dínamo central, mas a partir da era Apollo, os cientistas mostraram que a crosta lunar continha magnetização remanescente. De acordo com estudos, o campo de magnetização provavelmente atingiu dezenas de microteslas há mais de 3,56 bilhões de anos, Contudo, a origem das anomalias da crosta lunar mais fortes e sua fonte de magnetização permanecem mistérios de longa data. Estudos anteriores implicam na existência de um mecanismo de dínamo não convectivo fundamentalmente diferente na lua.

p Mais especificamente, a hipervelocidade resultante de impactos de asteróides pode vaporizar e ionizar materiais da crosta lunar para liberar plasma diretamente ao vento. Uma vez que as anomalias maiores e mais fortes da crosta lunar estão localizadas diretamente nos antípodas (sítios geográficos) de quatro grandes bacias jovens, os pesquisadores levantam a hipótese de que os plasmas de impacto envolveram a lua e comprimiram o campo magnético interplanetário (FMI) para causar um campo crustal intensificado no antípoda. Oran et al. abordou as lacunas existentes, introduzindo modelagem autoconsistente de plasmas pós-impacto e campos magnéticos para explicar a difusão e dissipação do campo dentro da lua - ao lado de considerações analíticas revisadas. Para conseguir isso, a equipe combinou simulações de física de choque de escavação de bacia e geração de vapor com simulações magnetohidrodinâmicas (MHD).

p Simulando a bacia do Imbrium

p Os cientistas usaram o código de física de choque iSALE-2-D para realizar simulações de formação de bacia de impacto, um multimaterial, código multirheology em duas dimensões (2-D). Eles também realizaram simulações 3-D MHD (magnetohidrodinâmica), incluindo a interação da lua, o vento solar e o vapor. Durante as simulações MHD, Oran et al. usaram o código do Bloco Adaptive Tree Solar-Wind Roe Upwind (abreviado BATS-R-US), capaz de modelar a evolução do campo magnético dentro de corpos resistivos. Eles então focaram na bacia lunar do Imbrium - também conhecida como o olho direito do lendário homem na lua; formado através de uma colisão de asteróide ou protoplaneta. A região antípoda do Imbrium atualmente contém algumas das anomalias magnéticas mais fortes observadas em órbita. Eles simularam o método de formação de bacia com base no impactador, incluindo geração de vapor e escavação da bacia. O plasma de impacto em expansão da simulação criou uma cavidade magnética e aumentou o campo magnético interplanetário (IMF) em sua periferia, fazendo com que o FMI carregado pelo vento se acumule contra o vapor.

p Estudar o espaço de parâmetros de diferentes cenários de impacto

p Inicialmente, as camadas externas resistivas da lua destruíram o fluxo magnético a uma taxa comparável à taxa de expansão do vapor. Esta taxa de perda do campo magnético foi consistente com as estimativas teóricas que contribuíram para remover a energia magnética do sistema. A difusão 3-D do campo no manto e na crosta permitiu que o campo deslizasse ao redor do núcleo em vez de ser ancorado dentro dele. Os resultados não indicaram a conservação da energia magnética ou a convergência do campo. O trabalho indicou ainda que os campos amplificados de plasma não podem ser responsáveis ​​pela magnetização crustal e a amplificação mais forte ocorreu muito acima da superfície da lua. Um mecanismo adicional que poderia ter limitado o efeito antípoda foi a reconexão magnética, embora o fenômeno não tenha ocorrido devido à ausência da geometria do campo antiparalelo. Qualquer fluxo magnético empurrado em direção ao antípoda ou se dissipou dentro da lua ou foi desviado pelo vapor.

p Oran et al. simulou sete opções adicionais para detecção de IMF (campo magnético interplanetário), incluindo velocidade do vento solar, local de impacto e propriedades físicas da nuvem de impacto, com diferentes combinações de parâmetros. Eles usaram vários casos para explorar locais alternativos de impacto e orientações relativas do FMI e da velocidade do vento solar. A maior amplificação geral na crista ocorreu nos casos em que a localização do impacto e a orientação relativa do FMI e a velocidade do vento solar foram semelhantes.

p Aprimoramento do campo devido à expansão do vapor no vento solar

p As simulações MHD (magnetohidrodinâmica) mostraram como a expansão do vapor aumentou o campo magnético interplanetário (FMI) transportado pelo vento solar, apresentando um obstáculo ao vento, e causando desaceleração e empilhamento. A fonte de energia magnética comprimida do FMI continha energia cinética em massa do vento a montante e o nível de amplificação era consistente com as regiões de empilhamento nos cometas e na ionosfera de Vênus, enquanto menor do que a taxa de compressão do FMI estimada para plasmas de impacto na lua. A equipe também descobriu que a resistividade da crosta é o principal fator que inibe o aumento do campo magnético dentro da lua. A evolução do campo magnético ocorreu em uma estrutura complexa, conforme refletido nas simulações, levando à remoção de fluxo da crosta e manto superior, onde a crosta lunar reduziu efetivamente a energia magnética na exposição a uma cavidade magnética. Este resultado inesperado foi devido à expansão do vapor que ocorreu após o impacto, fazendo com que o campo magnético interplanetário de entrada mude de direção e gradualmente isole magneticamente a lua do campo magnético interplanetário.

p A hipótese do campo magnético amplificado por impacto é uma alternativa importante para a origem do núcleo do dínamo da magnetização da crosta terrestre na lua e em outros corpos interplanetários. Contudo, este trabalho mostrou como tais campos são muito fracos para explicar as fortes anomalias da crosta lunar e paleointensidades das amostras da Apollo. Oran et al. portanto, apóie a proposta do paleomagnetismo lunar como um registro da ação do dínamo na lua. Plasmas de impacto ainda podem ser um mecanismo viável para magnetizar algumas regiões da crosta se forem formados na presença de um campo de núcleo-dínamo pré-existente na lua, tais interações ainda precisam ser investigadas com simulações magneto-hidrodinâmicas. p © 2020 Science X Network