Mysteriet bakom månens virvlar, en av solsystemets vackraste optiska anomalier, kan äntligen lösas tack vare en gemensam studie av Rutgers University och University of California Berkeley.

Lösningen antyder dynamiken i månens gamla förflutna som en plats med vulkanisk aktivitet och ett internt genererat magnetfält. Det utmanar också vår bild av månens befintliga geologi.

Månens virvlar liknar ljusa, ormiga moln målade på månens mörka yta. Den mest berömda, kallad Reiner Gamma, är cirka 40 miles lång och populär bland bakgårdsastronomer. De flesta månvirvlar delar sina platser med kraftfulla, lokaliserade magnetfält. De ljusa och mörka mönstren kan uppstå när dessa magnetiska fält avleder partiklar från solvinden och gör att vissa delar av månens yta vittrar långsammare.

"Men orsaken till dessa magnetfält, och därmed av virvlarna själva, hade länge varit ett mysterium, sa Sonia Tikoo, medförfattare till studien som nyligen publicerades i Journal of Geophysical Research—Planets och en biträdande professor vid Rutgers University-New Brunswicks avdelning för jord- och planetvetenskap. "För att lösa det, vi var tvungna att ta reda på vilken typ av geologisk egenskap som kunde producera dessa magnetfält - och varför deras magnetism är så kraftfull."

Att arbeta med det som är känt om månvirvlarnas invecklade geometri, och styrkorna hos de magnetiska fält som är associerade med dem, forskarna utvecklade matematiska modeller för de geologiska "magneterna". De fann att varje virvel måste stå ovanför ett magnetiskt föremål som är smalt och begravt nära månens yta.

Bilden överensstämmer med lavarör, lång, smala strukturer bildade av strömmande lava under vulkanutbrott; eller med lavavallar, vertikala ark av magma som injiceras i månskorpan.

Men detta väckte en annan fråga:Hur kunde lavarör och vallar vara så starkt magnetiska? Svaret ligger i en reaktion som kan vara unik för månens miljö vid tiden för de gamla utbrotten, för över 3 miljarder år sedan.

Tidigare experiment har funnit att många månstenar blir mycket magnetiska när de värms upp till mer än 600 grader Celsius i en syrefri miljö. Det beror på att vissa mineraler bryts ner vid höga temperaturer och frigör metalliskt järn. Om det råkar finnas ett tillräckligt starkt magnetfält i närheten, det nybildade järnet kommer att magnetiseras längs fältets riktning.

Detta händer normalt inte på jorden, där fritt flytande syre binder till järnet. Och det skulle inte hända idag på månen, där det inte finns något globalt magnetfält för att magnetisera järnet.

Men i en studie som publicerades förra året, Tikoo fann att månens urgamla magnetfält varade 1 miljard till 2,5 miljarder år längre än man tidigare trott – kanske samtidigt med skapandet av lavarör eller vallar vars höga järninnehåll skulle ha blivit starkt magnetiskt när de svalnade.

"Ingen hade tänkt på denna reaktion i termer av att förklara dessa ovanligt starka magnetiska egenskaper på månen. Detta var den sista biten i pusslet att förstå magnetismen som ligger bakom dessa månvirvlar, " sa Tikoo.

Nästa steg skulle vara att faktiskt besöka en månvirvel och studera den direkt. Tikoo sitter i en kommitté som föreslår ett roveruppdrag för att göra just det.