En planets beboelighet beror på många faktorer. En är förekomsten av ett starkt och långlivat magnetfält. Dessa fält genereras tusentals kilometer under planetens yta i dess flytande kärna och sträcker sig långt ut i rymden – vilket skyddar atmosfären från skadlig solstrålning.

Utan ett starkt magnetfält, en planet kämpar för att hålla fast vid en andningsbar atmosfär – vilket är dåliga nyheter för livet som vi känner det. En ny studie, publicerad i Science Advances, antyder att månens numera utdöda magnetfält kan ha hjälpt till att skydda vår planets atmosfär då liv bildades för cirka 4 miljarder år sedan.

I dag, Jorden har ett starkt globalt magnetfält som skyddar atmosfären och lågomloppssatelliter från hård solstrålning. I kontrast, månen har varken en andningsbar atmosfär eller ett globalt magnetfält.

Globala magnetfält genereras av smält järns rörelse i planeternas och månarnas kärnor. Att hålla vätskan i rörelse kräver energi, såsom värme fångad i kärnan. När det inte finns tillräckligt med energi, fältet dör.

Utan ett globalt magnetfält, de laddade partiklarna från solvinden (strålning från solen) som passerar nära en planet genererar elektriska fält som kan accelerera laddade atomer, kända som joner, ut ur atmosfären. Denna process pågår idag på Mars och den förlorar syre som ett resultat - något som direkt har mätts av Mars atmosfär och flyktiga evolution (Maven) uppdrag. Solvinden kan också kollidera med atmosfären och slå ut molekyler i rymden.

Maven-teamet uppskattar att mängden syre som förlorats från Mars-atmosfären under dess historia är likvärdig med den som finns i ett globalt vattenlager, 23 meter tjock.

Undersöka gamla magnetfält

Den nya forskningen undersöker hur jordens och månens tidiga fält kan ha interagerat. Men att undersöka dessa gamla fält är inte lätt. Forskare förlitar sig på gamla stenar som innehåller små korn som magnetiserades när stenarna bildades, sparar magnetfältets riktning och styrka vid den tidpunkten och platsen. Sådana stenar är sällsynta och att extrahera deras magnetiska signal kräver noggrann och känslig laboratoriemätning.

Sådana studier har, dock, avslöjade att jorden har genererat ett magnetfält under åtminstone de senaste 3,5 miljarder åren, och möjligen så långt tillbaka som 4,2 miljarder år, med en medelstyrka drygt hälften av dagens värde. Vi vet inte mycket om hur fältet betedde sig tidigare än så.

Däremot månens fält var kanske till och med starkare än jordens för cirka 4 miljarder år sedan, innan den brant sjönk till ett svagt fälttillstånd för 3,2 miljarder år sedan. För närvarande, lite är känt om strukturen eller tidsvariationen hos dessa gamla fält, fastän.

En annan komplexitet är interaktionen mellan det tidiga månfältet och det geomagnetiska fältet. Den nya tidningen, som modellerade växelverkan mellan två magnetfält med nordpoler antingen riktade eller motsatta, visar att växelverkan utvidgar området nära jorden mellan vår planet och solen som är skyddat från solvinden.

Den nya studien är ett intressant första steg mot att förstå hur viktiga sådana effekter skulle vara när de beräknas i genomsnitt över en månbana eller de hundratals miljoner år som är viktiga för att bedöma planetarisk beboelighet. Men för att veta säkert behöver vi ytterligare modellering och fler mätningar av styrkorna hos jordens och månens tidiga magnetfält.

Vad mer, ett starkt magnetfält garanterar inte den fortsatta beboeligheten för en planets atmosfär – dess yta och djupa inre miljöer spelar också roll, liksom influenser från rymden. Till exempel, solens ljusstyrka och aktivitet har utvecklats under miljarder år och det har också solvindens förmåga att ta bort atmosfärer.

Hur var och en av dessa faktorer bidrar till utvecklingen av planetarisk beboelighet, och därav livet, är fortfarande inte helt förstått. Deras natur och hur de interagerar med varandra kommer sannolikt också att förändras över geologiska tidsskalor. Men tack och lov, den senaste studien har lagt ytterligare en bit till ett redan fascinerande pussel.

Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln.