Maan magneettinavat ajautuvat ajan myötä. Heidän on otettava se huomioon suunnitellessaan lentojaan.
Ne ajautuvat niin paljon, että magneettinavat ovat eri paikoissa kuin maantieteelliset navat tai maapallon pyörimisakseli. Nykyään maan magneettinen pohjoisnapa on 965 kilometrin (600 mailin) päässä maantieteellisestä navasta. Nyt uudessa tutkimuksessa sanotaan, että sama pylväs tapahtuu myös elohopealla.
Maapallon magneettinavat ankkuroivat planeettamme magneettisfäärin. Magnetosfääri ulottuu avaruuteen planeettamme ympärillä ja suojaa meitä auringon säteilyltä. Magnetosfääri ja sen navat ovat esineitä maan sulasta ytimestä, ja tutkijoiden mielestä myös Mercuryllä on sulan ydin.
Mutta mikä tarkalleen saa pylväät ajamaan? Ilmiötä kutsutaan polaariseksi ajeleksi, ja maan päällä se johtuu sulan raudan virtauksen muutoksista planeetan ytimessä. Maapallolla pohjoinen magneettinapa ajaa noin 55–60 kilometriä (34–37 mailia) vuodessa, eteläinen magneettinapa kulkee noin 10–15 kilometriä (kuusi yhdeksän mailia) vuodessa. Navat myös kääntyvät, ja niin on tapahtunut noin 100 kertaa planeetan historiassa.
Tutkimus osoittaa, että sama polaarinen ajo tapahtuu todennäköisesti elohopeassa ja että napapoikkeaman takana oleva tarina kyseisellä planeetalla on monimutkaisempaa kuin ajateltiin.
Uusi tutkimus julkaistaan American Geophysical Unionin lehdessä Geofysical Research: Planets. Sen otsikko on "Elohopean varhaisen historian ja sen ydindynonon rajoittaminen tutkimalla crustal-magneettikenttää." Pääkirjailija on Joana S. Oliviera, astrofysiikka Euroopan avaruusjärjestön Euroopan avaruustutkimus- ja teknologiakeskuksessa Noordwijkissa.
Kirjoittajat luottaneet laajasti NASAn MESSENGER (MErcury Surface, Space ENvironment, GEochemistry and Ranging) -aluksen aluksen keräämiin tietoihin. Se kiertää Mercuria vuosina 2011-2015, ja se oli ensimmäinen avaruusalus, joka kiertää planeettaa.
Yksi MESSENGER-instrumentteista oli magnetometri, joka mittasi elohopean magneettikenttää yksityiskohtaisesti. Avaruusaluksen elliptinen kiertorata vei sen 200 km: n päähän pinnan yläpuolelle. MESSENGER on hankkinut tietoja, jotka osoittavat heikkoja magneettisiä poikkeavuuksia Mercuryn kuoren pinnalla, joka liittyy iskulaatikoihin.
Kirjoittajat olettivat, että nämä poikkeavuudet johtuivat kraattereita luoneissa iskulaitteissa olevasta raudasta. He olettivat myös, että tämän sulamateriaalin jäähtyessä sen muotoili Mercuryn magneettikenttä.
Tutkijat tietävät, että kun tuhma kivi jäähtyy, se säilyttää ennätön planeetan magneettikentästä tuolloin. Niin kauan kuin nämä kivet sisälsivät magneettista materiaalia, ne kohdistuvat planeetan kenttään. Sitä kutsutaan ”lämpöpysyväksi magnetoimiseksi”. Koska eri kalliot eri paikoissa maan päällä jäähtyivät eri aikoina, se loi historiallisen kuvan Maan ajelevoivasta pylväästä. Näin me tiedämme, että Maan navat ovat kääntyneet menneisyyteen, viimeksi lähes 800 000 vuotta sitten.
Heillä on avain tähän termotermisellä magnetoinnilla. Kuten johtava kirjailija Oliviera sanoi lehdistötiedotteessa, "Jos haluamme löytää johtolankoja menneisyydestä tekemällä eräänlaista arkeologiaa magneettikentälle, kivien on oltava lämpömanteerisia magnetoituneita."
Tutkijat ovat pystyneet tutkimaan Mercuryn magneettikenttää, mutta kivinäytteitä ei ole koskaan kerätty. Mikään avaruusalus ei ole koskaan laskeutunut Mercuryn päälle. Tämän kiertämiseksi tutkimuksen tekijät keskittyivät viiteen pinnalla olevaan kraatteriin ja magneettitietoon, jonka MESSENGER keräsi saapuessaan lähelle Mercuryn pintaa.
Viidellä kraatterilla oli erilaisia magneettisia allekirjoituksia kuin MESSENGER mitattuna koko elohopeassa. Nämä kraatterit ovat muinaisia, 3,8–4,1 miljardia vuotta vanhoja. Tutkijoiden mielestä heillä voi olla vihjeitä Mercuryn muinaisten napojen asemasta ja siitä, kuinka ne ovat ajan myötä muuttuneet.
"Maapallon evoluutiomalleja on useita, mutta kukaan ei ole käyttänyt maakokoista magneettikenttää saadakseen planeetan evoluution", Oliveira sanoi.
Nämä iskut sulattivat kiven, ja kun kallio jäähtyi, se säilytti ennätys planeetan magneettikentästä. He käyttivät näiden viiden iskukraattorin magneettitietoja mallinntaakseen elohopean magneettikenttää ajan myötä. Sen perusteella he pystyivät arvioimaan Mercuryn muinaisten magneettinauvojen eli “paleopoleiden” sijainnin.
Niiden tulokset olivat yllättäviä ja viittaavat Mercuryn monimutkaiseen magneettiseen luonteeseen. He havaitsivat, että muinaiset pylväät olivat kaukana nykyisestä eteläisestä magneettinavasta ja että ne todennäköisesti muuttuivat ajan myötä. Niin paljon he odottivat. Mutta he myös odottivat, että navat ryhmittyvät kahteen pisteeseen, jotka olivat lähellä Mercuryn pyörimisakselia, aivan kuten Maan. Mutta navat jakautuivat satunnaisesti, ja, järkyttävästi, ne olivat kaikki planeetan eteläisellä pallonpuoliskolla.
Kuten lehdistötiedotteessa sanotaan: "Paleopoolit eivät ole linjassa Mercuryn nykyisen magneettisen pohjoisnavan tai maantieteellisen eteläisen kanssa, mikä osoittaa, että planeetan dipolaarinen magneettikenttä on muuttunut." Nämä todisteet tukevat ajatusta siitä, että Mercuryn magneettinen historia on paljon erilainen kuin Maan. Se tukee myös ajatusta siitä, että Mercury siirtyi akseliaan. Tätä kutsutaan todeksi polaariseksi vaellukseksi, kun pohjoisen ja etelänavan maantieteelliset sijainnit muuttuvat.
Vaikka maapallolla on kaksinapainen magneettikenttä, jolla on selkeä pohjoinen ja eteläinen napa, Mercury on erilainen. Sillä on tällä hetkellä dipolaarinen, nelikopolaarinen magneettikenttä, jossa on kaksi napaa ja siirtymä magneettisessa päiväntasaajassa. Muinaisina aikoina tämän tutkimuksen mukaan sillä voi olla sama kenttä. Tai siinä voi olla ollut moninapainen kenttä, jossa on kiertyneet magneettiset ”kenttäviivat, kuten spagetit” Olivieran mukaan.
Siellä tietämyksemme Mercuryn magneettikenttälinjoista tarkoittaa tällä hetkellä. Mitä tutkijoiden on todella tutkittava, on tutkia useita elohopean kivinäytteitä. Mikään avaruusalus ei kuitenkaan ole koskaan laskeutunut sinne, eikä laskeutumista ole suunniteltu.
Elohopea on vaikea paikka avaruusalukselle käydä ja kiertää, paljon vähemmän maata. Se on lähellä aurinkoa tarkoittaen, että jokaisen tehtävän Merkuuriin on kohdattava Auringon voimakas vetovoima. Paljon polttoainetta tarvitaan paljon enemmän kuin lentäminen nopeasti elohopean ohitse, ja vain kaksi avaruusalusta on koskaan käynyt planeetalla: MESSENGER ja Mariner 10.
Toistaiseksi tutkijat odottavat BepiColomboa, ESAn ensimmäistä tehtävää vierailla Mercuryssa. Se saapuu Mercuryyn vuonna 2025 ja viettää siellä yhden tai kaksi vuotta. Se on oikeastaan kaksi kiertäjää yhdessä, mutta maata ei ole.
Yksi kiertäjistä on nimeltään MMO (Mercury Magnetospheric Orbiter.) Kuten nimestä voi päätellä, sen tehtävä on tutkia elohopean magneettikenttää, joka on harvinaista planeettojen keskuudessa. Tätä operaatiota koskevat tiedot voivat hyvinkin perustua tämänkaltaisiin tutkimuksiin, ja ne voisivat tuoda enemmän valoa Mercuryn monimutkaiseen magneettiseen historiaan.
Lisää:
- Lehdistötiedote: Mercuryn muinainen magneettikenttä kehittyi todennäköisesti ajan myötä
- NASA: MESSENGER
- Tutkimusaineisto: Elohopean ja sen ydintoimon varhaishistorian rajoittaminen tutkimalla maakokoista magneettikenttää
- Wikipedia: Elohopean etsintä
