คำถามที่ใหญ่ที่สุดบางข้อที่นักวิทยาศาสตร์หวังว่าจะสำรวจ ได้แก่ การกำหนดว่าทรัพยากรใดที่พบในดินของดวงจันทร์และทรัพยากรเหล่านั้นจะถูกนำมาใช้เพื่อดำรงชีวิตอย่างไร

ในบทความที่ตีพิมพ์ในวารสารScience Advancesนักวิจัยจาก University of Rochester ซึ่งเป็นผู้นำทีมเพื่อนร่วมงานจากสถาบันอื่นอีก 7 แห่ง รายงานการค้นพบของพวกเขาเกี่ยวกับปัจจัยสำคัญที่มีอิทธิพลต่อประเภทของทรัพยากรที่อาจพบบนดวงจันทร์ ไม่ว่าจะหรือ ไม่ใช่ว่าดวงจันทร์จะมีเกราะแม่เหล็กที่มีอายุยืนยาวในทุกช่วงเวลาในประวัติศาสตร์ 4.53 พันล้านปี

การมีหรือไม่มีเกราะมีความสำคัญเนื่องจากเกราะแม่เหล็กปกป้องวัตถุทางดาราศาสตร์จากรังสีดวงอาทิตย์ที่เป็นอันตราย และการค้นพบของทีมขัดแย้งกับสมมติฐานที่มีมายาวนาน

"นี่เป็นกระบวนทัศน์ใหม่สำหรับสนามแม่เหล็กบนดวงจันทร์" ผู้เขียนคนแรก John Tarduno, William R. Kenan, Jr. ศาสตราจารย์วิชาธรณีฟิสิกส์ในภาควิชา Earth and Environmental Sciences และคณบดีฝ่ายวิจัยด้าน Arts, Sciences & Engineering ที่ โรเชสเตอร์.

ดวงจันทร์เคยมีสนามแม่เหล็กหรือไม่?

เป็นเวลาหลายปีแล้วที่ Tarduno เป็นผู้นำในด้าน Paleomagnetism โดยศึกษาการพัฒนาโล่แม่เหล็กของโลกเพื่อทำความเข้าใจวิวัฒนาการของดาวเคราะห์และการเปลี่ยนแปลงของสิ่งแวดล้อม

เกราะแม่เหล็กของโลกมีต้นกำเนิดอยู่ลึกเข้าไปในแกนกลางของดาวเคราะห์ ที่นั่น เหล็กเหลวที่หมุนวนทำให้เกิดกระแสไฟฟ้า ทำให้เกิดปรากฏการณ์ที่เรียกว่าจีโอไดนาโม ซึ่งสร้างเกราะป้องกัน โล่แม่เหล็กนั้นมองไม่เห็น แต่นักวิจัยตระหนักมานานแล้วว่ามันมีความสำคัญต่อสิ่งมีชีวิตบนพื้นผิวโลกเพราะปกป้องโลกของเราจากลมสุริยะ - กระแสรังสีจากดวงอาทิตย์

แต่ดวงจันทร์ของโลกเคยมีเกราะแม่เหล็กหรือไม่?

แม้ว่าดวงจันทร์จะไม่มีเกราะแม่เหล็กในตอนนี้ แต่ก็มีการถกเถียงกันว่าดวงจันทร์อาจมีเกราะแม่เหล็กที่ยืดเยื้อในบางช่วงในประวัติศาสตร์หรือไม่

Tarduno กล่าวว่า "ตั้งแต่ภารกิจ Apollo มีความคิดที่ว่าดวงจันทร์มีสนามแม่เหล็กที่แข็งแกร่งหรือแข็งแกร่งกว่าสนามแม่เหล็กของโลกเมื่อประมาณ 3.7 พันล้านปีก่อน"

ความเชื่อที่ว่าดวงจันทร์มีเกราะแม่เหล็กอยู่บนพื้นฐานของชุดข้อมูลเริ่มต้นจากปี 1970 ซึ่งรวมถึงการวิเคราะห์ตัวอย่างที่รวบรวมระหว่างภารกิจ Apollo การวิเคราะห์แสดงให้เห็นว่ากลุ่มตัวอย่างมีการสะกดจิต ซึ่งนักวิจัยเชื่อว่าเกิดจากการมี geodynamo

แต่มีปัจจัยสองสามประการที่ทำให้นักวิจัยหยุดชั่วคราว

"แกนกลางของดวงจันทร์มีขนาดเล็กมาก และคงจะยากที่จะขับสนามแม่เหล็กแบบนั้น" Tarduno อธิบาย "นอกจากนี้ การวัดก่อนหน้านี้ที่บันทึกสนามแม่เหล็กสูงไม่ได้ดำเนินการโดยใช้การทดลองความร้อน พวกเขาใช้เทคนิคอื่นที่อาจบันทึกสนามแม่เหล็กไม่ถูกต้อง"

เมื่อตัวอย่างจากดวงจันทร์มาพบกับเลเซอร์

Tarduno และเพื่อนร่วมงานของเขาทดสอบตัวอย่างแก้วที่รวบรวมจากภารกิจ Apollo ครั้งก่อน แต่ใช้เลเซอร์ CO2 เพื่อทำให้ตัวอย่างดวงจันทร์ร้อนขึ้นในระยะเวลาอันสั้น ซึ่งเป็นวิธีการที่ช่วยให้พวกเขาหลีกเลี่ยงการเปลี่ยนแปลงตัวอย่าง จากนั้นจึงใช้เครื่องวัดค่าความเข้มข้นของสารตัวนำยิ่งยวดที่มีความไวสูงเพื่อวัดสัญญาณแม่เหล็กของตัวอย่างได้แม่นยำยิ่งขึ้น

"ปัญหาอย่างหนึ่งของตัวอย่างดวงจันทร์ก็คือตัวพาแม่เหล็กในตัวพวกมันค่อนข้างอ่อนไหวต่อการเปลี่ยนแปลง" Tarduno กล่าว "การให้ความร้อนด้วยเลเซอร์ทำให้ไม่มีหลักฐานการเปลี่ยนแปลงในการวัดของเรา ดังนั้นเราจึงสามารถหลีกเลี่ยงปัญหาที่ผู้คนอาจมีในอดีตได้"

นักวิจัยระบุว่าการทำให้เป็นแม่เหล็กในตัวอย่างอาจเป็นผลมาจากการกระแทกจากวัตถุ เช่น อุกกาบาตหรือดาวหาง ไม่ใช่ผลของการทำให้เป็นแม่เหล็กจากการปรากฏตัวของโล่แม่เหล็ก ตัวอย่างอื่นๆ ที่พวกเขาวิเคราะห์มีศักยภาพที่จะแสดงการทำให้เป็นแม่เหล็กอย่างแรงในที่ที่มีสนามแม่เหล็ก แต่ไม่แสดงการทำให้เป็นแม่เหล็ก บ่งชี้เพิ่มเติมว่าดวงจันทร์ไม่เคยมีเกราะแม่เหล็กที่ยืดเยื้อ

"ถ้ามีสนามแม่เหล็กบนดวงจันทร์ ตัวอย่างที่เราศึกษาควรได้รับการสะกดจิต แต่ก็ไม่มี" Tarduno กล่าว "สรุปได้ค่อนข้างดีว่าดวงจันทร์ไม่มีสนามไดนาโมที่ยาวนาน"

การขาดโล่แม่เหล็กหมายถึงความอุดมสมบูรณ์ขององค์ประกอบ

หากไม่มีเกราะป้องกันแม่เหล็ก ดวงจันทร์ก็อ่อนไหวต่อลมสุริยะ ซึ่งอาจทำให้สารระเหยต่างๆ เช่น องค์ประกอบทางเคมีและสารประกอบที่สามารถระเหยได้ง่าย ถูกฝังลงในดินบนดวงจันทร์ สารระเหยเหล่านี้อาจรวมถึงคาร์บอน ไฮโดรเจน น้ำ และฮีเลียม 3 ซึ่งเป็นไอโซโทปของฮีเลียมที่ไม่มีอยู่มากมายบนโลก

"ข้อมูลของเราบ่งชี้ว่าเราควรจะดูที่จุดสูงสุดของการประมาณค่าฮีเลียม 3 เนื่องจากการขาดเกราะแม่เหล็กหมายความว่าลมสุริยะจะไปถึงพื้นผิวดวงจันทร์มากขึ้น ส่งผลให้มีแหล่งกักเก็บฮีเลียม 3 ที่ลึกกว่าที่เคยคิดไว้" Tarduno กล่าว

การวิจัยอาจช่วยแจ้งคลื่นลูกใหม่ของการทดลองทางจันทรคติโดยอาศัยข้อมูลที่รวบรวมโดยภารกิจอาร์เทมิส ข้อมูลจากตัวอย่างที่รวบรวมระหว่างภารกิจจะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์และวิศวกรสามารถศึกษาการมีอยู่ของสารระเหยและตัดสินได้ดีขึ้นว่าสามารถสกัดวัสดุเหล่านี้เพื่อการใช้งานของมนุษย์ได้หรือไม่ ตัวอย่างเช่น ฮีเลียม 3 ถูกใช้ในการถ่ายภาพทางการแพทย์และการแช่แข็ง และเป็นแหล่งเชื้อเพลิงที่เป็นไปได้ในอนาคต

การขาดการป้องกันแม่เหล็กยังหมายความว่าดินบนดวงจันทร์โบราณอาจมีบันทึกการปล่อยลมสุริยะที่ผ่านมา การวิเคราะห์แกนของตัวอย่างดินสามารถช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจวิวัฒนาการของดวงอาทิตย์ได้ดีขึ้น

"ด้วยภูมิหลังที่ได้จากการวิจัยของเรา นักวิทยาศาสตร์สามารถคิดเกี่ยวกับการทดลองทางจันทรคติชุดต่อไปได้อย่างถูกต้องมากขึ้น" Tarduno กล่าว "การทดลองเหล่านี้อาจมุ่งเน้นไปที่ทรัพยากรบนดวงจันทร์ในปัจจุบัน และวิธีที่เราจะใช้พวกมัน และรวมถึงบันทึกทางประวัติศาสตร์ของสิ่งที่ติดอยู่ในดินบนดวงจันทร์ด้วย"