I miljarder år har jordens magnetfält styrt små partiklar från dess atmosfär till månen, enligt ny forskning. Denna process förklarar överskottet av flyktiga ämnen i Apollo-prover och tyder på att månens yta bevarar jordens atmosfäriska historia. Resultaten kan underlätta framtida månutforskning genom att belysa potentiella resurser på månen.
Ny forskning från University of Rochester visar att jordens magnetfält, istället för att blockera det, har underlättat överföringen av atmosfärpartiklar till månen i miljarder år. Publicerad i Communications Earth & Environment 2025 utmanar studien tidigare antaganden och använder dator-simuleringar för att visa hur solvinden interagerar med jordens atmosfär.
Månstenar och jord från Apollo-missionerna på 1970-talet innehåller flyktiga ämnen som vatten, koldioxid, helium, argon och kväve i regolit. Vissa kommer från solvinden, men mängderna – särskilt kvävet – överstiger vad solkällor ensamma kan förklara. År 2005 föreslog forskare vid University of Tokyo att dessa kom från jordens tidiga atmosfär, innan magnetfältet bildades och enligt föreställningen hindrade utflödet.
Rochester-teamet, inklusive doktoranden Shubhonkar Paramanick, professor Eric Blackman, professor John Tarduno och beräkningsvetaren Jonathan Carroll-Nellenback, modellerade två scenarier: en tidig jord utan magnetfält och starkare solvind, kontra modern jord med skyddande fält och svagare solvind. Deras simuleringar visade att partikelöverföringen är effektivare idag, då solvinden lossar laddade partiklar från övre atmosfären som sedan färdas längs magnetfältslinjer som sträcker sig till månens bana.
«Genom att kombinera data från partiklar bevarade i månjord med beräkningsmodellering av hur solvinden interagerar med jordens atmosfär kan vi spåra historien om jordens atmosfär och dess magnetfält», säger Eric Blackman, professor vid avdelningen för fysik och astronomi.
Detta pågående utbyte innebär att månens jord fungerar som ett arkiv över jordens klimatiska och evolutionära förflutna. Det pekar också på praktiska fördelar: flyktiga ämnen som vatten och kväve kan stödja astronauter och underlätta logistik för långvariga vistelser.
«Vår studie kan också ha bredare implikationer för att förstå tidig atmosfärisk flykt på planeter som Mars», tillägger Paramanick och noterar att Mars en gång hade ett liknande magnetfält och tjockare atmosfär.
Arbetet finansierades av NASA och National Science Foundation.