Тайна магнитного поля Луны: что удалось выяснить после полувека споров

Магнитное поле является косвенным индикатором того, что произошло в недрах небесного тела. Если ученые поймут, когда поле было сильным, когда оно ослабло и когда исчезло, они смогут более точно оценить размер ядра, его состав, температуру и скорость охлаждения. О том, что известно о магнитном поле Луны, читайте в статье «».

Ядро Луны намного меньше земного, а сам спутник охлаждался быстрее. Поэтому идея о том, что когда-то у него могло быть сильное и продолжительное магнитное поле, долгое время выглядела парадоксальной. В 2017 году НАСА проанализировало лунные образцы, которые показали, что поле существовало более миллиарда лет и в какой-то момент было очень сильным, однако исследователи тогда не смогли понять механизм его генерации.

Что показали первые исследования лунных пород?

Ранние работы 1970-х годов, основанные на палеомагнитных измерениях образцов Аполлона-11, 16 и 17, дали очень высокие оценки напряженности древнего поля. Один обзор Сервера технических отчетов НАСА показал, что около 3,9–4,0 миллиарда лет назад напряженность поля на поверхности Луны могла быть порядка 1,3 Э, а для более молодых образцов около 3,6 миллиарда лет назад она составляла около четверти этого значения.

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

Для такой маленькой организации это очень высокие оценки. Именно они легли в основу идеи о том, что в ранней истории Луна имела поистине мощное магнитное поле.

Как возникла долгоживущая модель лунного динамо?

Позже, по мере накопления новых палеомагнитных измерений, появилась модель долгоживущего лунного динамо. В частности, работа, опубликованная в журнале Science, и ряд последующих исследований позволили предположить, что лунное ядро ​​могло сохранять магнитное поле в течение очень длительного времени, а напряженность на поверхности в некоторые эпохи достигала десятков микротесла.

Позже появились оценки, что динамо могло существовать около 3,1 миллиарда лет назад, а окончательно исчезнуть гораздо позже. В 2020 году НАСА также писало, что магнитосфера Луны могла заметно ослабнуть примерно 3,2 миллиарда лет назад и исчезнуть около 1,5 миллиарда лет назад. Таким образом, постепенно вырисовывалась картина, в которой Луна имела не просто древнее магнитное поле, а довольно длительный период своего существования.

Почему возникли сомнения?

Проблема заключалась в том, как именно были получены первые данные. Во многих случаях исследователи анализировали всю породу, а не отдельные стабильные магнитные носители внутри нее. Это важный нюанс, ведь за миллиарды лет лунные породы претерпели множество процессов, способных исказить исходную магнитную запись: удары метеоритов, нагрев, локальное перемагничивание, воздействие солнечного ветра. После доставки на Землю на них также могло повлиять магнитное поле Земли и лабораторные условия.

Следовательно, сам факт намагничивания еще не доказывал, что порода действительно сохранила запись древнего глобального поля Луны. Именно из-за этого в последние годы исследователи начали задаваться другим вопросом: не просто есть ли в образце магнитный сигнал, а является ли этот сигнал первичным.

Что показало исследование образцов Аполлона-17?

Ключевым прорывом стала статья 2024 года, опубликованная в журнале Communications Earth & Environment. Исследователи повторно исследовали базальты Аполлона-17 — образцы 70035 и 75035, возрастом около 3,7 миллиарда лет.

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

Но результат оказался неожиданным. Анализ показал, что естественная остаточная намагниченность кристаллов образца 70035 крайне слаба. После нагрева до 590 °C и серии контрольных экспериментов исследователи пришли к выводу, что сами кристаллы способны хорошо регистрировать магнитное поле, но при этом они записывают нулевой или почти нулевой фон.

Это важный результат. Если бы сами кристаллы плохо держали магнитную запись, такой результат ничего бы не значил. Но тут получилось наоборот: носители были качественные, 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 миллионов лет истории Луны.

Что изменило это открытие?

Если новый анализ верен, то самая мощная фаза лунного магнитного поля оказалась намного короче, чем считалось ранее. Больше нет необходимости объяснять, как маленькая Луна могла поддерживать поле почти земной силы в течение очень долгого времени.

Однако новая работа не доказывает, что после этой ранней стадии вообще не было магнитного поля. Это ставит под сомнение именно предыдущие оценки мощности и продолжительности действия мощного ядерного динамо.

О чем еще дискутировать?

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

Но в 2025 году в журнале Science Advances была опубликована работа, в которой говорилось о другой эпохе. Авторы предположили, что на среднем этапе эволюции Луны существовало не сильное, а стабильное, но слабое магнитное поле.

Из-за этого современная картина выглядит еще более сложной, чем раньше. Вероятно, речь идет сразу о нескольких стадиях: мощной ранней, затем более слабой промежуточной и, возможно, поздней конечной затухания.

Почти весь этот спор вращается вокруг лунных камней, возвращенных миссиями Аполлона. Они до сих пор остаются основным непосредственным источником информации о древнем магнитном поле Луны.

В то же время современные приборы позволяют изучать эти образцы гораздо точнее, чем в 1970-е годы. Поэтому старые камни продолжают давать новые результаты: меняются не сами образцы, а методы их анализа. В этом смысле история лунного магнитного поля является одновременно историей развития палеомагнитных технологий.

Что они будут проверять дальше?

Следующий шаг зависит от новых образцов из других регионов Луны и других геологических эпох. Именно поэтому в дискуссиях на эту тему постоянно упоминаются будущие миссии «Артемиды» и китайские лунные программы.

Если новые экспедиции принесут камни, которые не прошли такое же хранение и лабораторную обработку, как классические образцы Аполлона, у ученых будет возможность проверить текущие выводы на независимом материале. Только так можно будет понять, в какой степени находки на образцах 70035 и 75035 отражают общую историю Луны, а не характеристики отдельных пород.

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