Het globale magnetische veld van de aarde wordt opgewekt in haar metalen kern, die zich bijna 3000 kilometer onder het oppervlak van de planeet bevindt. Het veld bestaat op aarde al minstens 3,5 miljard jaar en biedt aanwijzingen over hoe andere planeten, sterren en hemellichamen gevormd kunnen zijn.
Wetenschappers verfijnen hun begrip van hoe dit veld werkt in hun voortdurende onderzoek naar de geschiedenis van de planeet, en één idee dat zij gebruiken om dit proces te verklaren is de dynamotheorie – het idee dat er een grote dynamo, of magnetische veldgenerator, bestaat in de buitenkern van de aarde, waar vloeibaar ijzer voortdurend beweegt als de planeet afkoelt. Deze voortdurende beweging creëert elektrische stromen doordat elektronen door de vloeistof bewegen. Door dit proces wordt de energie van de bewegende vloeistof omgezet in een magnetisch veld dat miljarden jaren in stand kan worden gehouden.
Weten dat planetaire lichamen zoals de Aarde, de Maan, Mars en zelfs asteroïden een magnetisch veld hebben, of ooit hadden, is van cruciaal belang om hun geschiedenis en inwendige structuur te begrijpen. Dit komt omdat de aanwezigheid van een magnetisch veld in een lichaam onthult dat het waarschijnlijk ook een metalen kern heeft gevormd die dat veld heeft gegenereerd, volgens Benjamin Weiss, universitair hoofddocent aan de afdeling Aard-, Atmosfeer- en Planeetwetenschappen. Een dergelijk veld is een van de weinige manieren om op afstand een metalen kern waar te nemen die zo diep onder het oppervlak van een lichaam begraven ligt.
Als een fragment of rots van een planetair lichaam gemagnetiseerd is, suggereert dit dat het lichaam een grootschalig smeltproces heeft doorgemaakt, waarbij zwaarder materiaal naar het binnenste zonk om een metalen kern te vormen en lichter materiaal naar het oppervlak dreef om een rotsachtige korst te vormen. Dit proces geeft een planeet zijn geschiedenis. “Anders zou het een hoopje ruimtestof zijn,” zei Weiss.
Het bepalen of een planeet in het verleden een magnetisch veld heeft gegenereerd, is niet alleen belangrijk om de aanwezigheid van een kern af te leiden, maar kan ook belangrijk zijn om meer te weten te komen over de oorsprong van het planetaire lichaam en zelfs de geschiedenis van de klimaatverandering van dat lichaam.
Bijvoorbeeld, hoewel Mars vandaag geen magnetisch veld heeft dat door een kerndynamo wordt opgewekt, hebben Weiss en zijn collega’s magnetisatie in Martiaanse rotsen geïdentificeerd, wat erop wijst dat Mars miljarden jaren geleden wel een sterk mondiaal veld had. Het lijkt erop dat de verdwijning van deze vroege dynamo ruwweg samenviel met het verlies van de vroege dikke atmosfeer van Mars en de overgang van een vroeg warm, nat klimaat naar de huidige koude en onherbergzame omstandigheden van de planeet.
Maar het begrip van wetenschappers van de dynamotheorie is bemoeilijkt door recente ontdekkingen van gemagnetiseerd gesteente van de maan en oude meteorieten, alsmede een actief dynamoveld op Mercurius – plaatsen waarvan werd gedacht dat ze misschien te snel waren afgekoeld of te klein waren om een zichzelf in stand houdend magnetisch veld te genereren. Men dacht dat kleinere hemellichamen geen dynamo’s konden hebben omdat ze sneller afkoelen en daarom waarschijnlijker metalen kernen hebben die niet lang in vloeibare vorm blijven.
In 2008 ontdekte een groep onder leiding van het MIT, waar Weiss deel van uitmaakte, magnetische sporen in brokstukken van kleine, rotsachtige objecten, planetesimalen genaamd, waarvan wordt aangenomen dat ze 4,5 miljard jaar geleden tegen elkaar zijn gebotst om de rotsachtige planeten te vormen. Van planetesimalen werd eerder gedacht dat ze te klein waren om kerndynamo’s te hebben gevormd. Volgens Weiss suggereert de ontdekking dat voor het in stand houden van een magnetisch veld zoals dat op aarde misschien niet een grote, koelende kern nodig is die constant vloeistof verplaatst en stromingen creëert, maar dat het ook op de een of andere manier kan worden gegenereerd door de kernen van kleinere lichamen zoals planetesimalen – waarvan sommige slechts 160 kilometer breed zijn.
Wetenschappers krijgen binnenkort de kans om de relatie tussen de grootte van een lichaam en zijn vermogen om een dynamo te hebben te onderzoeken dankzij NASA’s Dawn ruimtevaartuig, dat in september 2007 werd gelanceerd om Ceres en Vesta te bestuderen, de twee grootste asteroïden in de asteroïdengordel die zich tussen Mars en Jupiter bevindt. Dawn zal in 2011 in een baan rond Vesta gaan draaien, en een van de hoofddoelen van de missie is te testen of Vesta, die een gemiddelde diameter van 530 kilometer heeft, een kern heeft. Een groep gemagnetiseerde meteorieten, bekend als de HED-meteorieten, is vermoedelijk afkomstig van Vesta en zou bewijs kunnen zijn van een vroege kerndynamo op de asteroïde.