När Apollo-astronauterna återvände till jorden, de kom med 380,96 kilo (839,87 lb) månstenar. Från studien av dessa prover, forskare lärde sig mycket om månens sammansättning, samt dess bildnings- och evolutionshistoria. Till exempel, det faktum att några av dessa stenar magnetiserades avslöjade att för ungefär 3 miljarder år sedan, månen hade ett magnetfält.

Ungefär som jorden, detta fält skulle ha varit resultatet av en dynamoeffekt i månens kärna. Men tills nyligen, forskare har inte kunnat förklara hur månen kunde upprätthålla en sådan dynamoeffekt så länge. Men tack vare en ny studie av ett team av forskare från Astromaterials Research and Exploration Science (ARES) Division vid NASA:s Johnson Space Center, vi kanske äntligen har ett svar.

För att sammanfatta, Jordens magnetiska kärna är en integrerad del av det som håller vår planet beboelig. Tros vara resultatet av en flytande yttre kärna som roterar i motsatt riktning som planeten, detta fält skyddar ytan från mycket av solens strålning. Det säkerställer också att vår atmosfär inte långsamt skalas bort av solvinden, vilket är vad som hände med Mars.

För deras studiers skull, som nyligen publicerades i tidskriften Earth and Planetary Science Letters , ARES-teamet försökte fastställa hur en smält, kärna kan generera ett magnetfält på månen. Medan forskare har förstått hur månens kärna kunde ha drivit ett sådant fält tidigare, de har varit oklart om hur det kunde ha bibehållits det under så lång tid.

Mot detta mål, ARES-teamet övervägde flera rader av geokemiska och geofysiska bevis för att sätta begränsningar för kärnans sammansättning. Som Kevin Righter, ledaren för JSC:s högtrycksexperimentella petrologilabb och huvudförfattaren till studien, förklaras i ett pressmeddelande från NASA:

"Vårt arbete binder samman fysiska och kemiska begränsningar och hjälper oss att förstå hur månen förvärvade och bibehöll sitt magnetfält – ett svårt problem att ta itu med för alla inre solsystemkroppar. Vi skapade flera syntetiska kärnkompositioner baserade på de senaste geokemiska data från månen , och utjämnade dem vid tryck och temperaturer i månens inre."

Specifikt, ARES-forskarna genomförde simuleringar av hur kärnan skulle ha utvecklats över tiden, baserat på olika nivåer av nickel, svavel- och kolhalt. Detta bestod av att bereda pulver eller järn, nickel, svavel och kol och blanda dem i rätt proportioner – baserat på färska analyser av Apollo-bergprover.

När dessa blandningar väl framställts, de utsatte dem för värme- och tryckförhållanden i överensstämmelse med vad som finns i månens kärna. De varierade också dessa temperaturer och tryck baserat på möjligheten att månen genomgick temperaturförändringar under sin tidiga och senare historia - dvs varmare under sin tidiga historia och svalare senare.

Vad de fann var att en månkärna bestående av järn/nickel som hade en liten mängd svavel och kol – närmare bestämt 0,5 viktprocent svavel och 0,375 viktprocent kol – passade. En sådan kärna skulle ha en hög smältpunkt och skulle troligen ha börjat kristallisera tidigt i månens historia, vilket ger den nödvändiga värmen för att driva dynamo och driva ett månmagnetfält.

Detta fält skulle så småningom ha dött ut efter att värmeflödet ledde till att kärnan svalnade, därmed stoppa dynamoeffekten. Dessa resultat ger inte bara en förklaring till alla paleomagnetiska och seismiska data vi för närvarande har på månen, det stämmer också överens med allt vi vet om månens geokemiska och geofysiska sammansättning.

Innan detta, kärnmodeller tenderade att placera månens svavelhalt mycket högre. Detta skulle innebära att det hade en mycket lägre smältpunkt, och skulle ha inneburit att kristallisering inte kunde ha inträffat förrän mycket mer nyligen i dess historia. Andra teorier har föreslagits, allt från rena krafter till stötar som ger den nödvändiga värmen för att driva en dynamo.

Dock, ARES-teamets studie ger en mycket enklare förklaring, och en som råkar passa med allt vi vet om månen. Naturligtvis, ytterligare studier kommer att behövas innan det finns någon säkerhet i frågan. Ingen tvekan, detta kommer först att kräva att människor etablerar en permanent utpost på månen för att bedriva forskning.

Men det verkar som om för närvarande, ett av de djupare mysterierna med jord-månesystemet kan äntligen lösas.