На Марсе есть остатки асимметричного магнитного поля

Фото из открытых источников

Ученые уже давно знают, что у Марса в настоящее время нет магнитного поля, и многие винят в этом его ничтожную атмосферу — без защитного щита вокруг планеты солнечный ветер смог сдуть большую часть газообразной атмосферы в течение миллиардов лет. Но накапливаются доказательства того, что у Марса когда-то было магнитное поле. Результаты с Insight, одного из посадочных модулей Красной планеты, подтверждают эту идею, но они также указывают на странную особенность — магнитное поле, казалось, охватывало только южное полушарие, но не северное. Группа из Института геофизики Техасского университета считает, что они могут знать, почему — в недавней статье они описали, как полностью жидкое ядро Марса может создавать асимметричное магнитное поле, подобное тому, что наблюдается в данных Insight.

Ядро Земли не полностью расплавлено, несмотря на то, что вы, возможно, изучали в начальной школе. Существует два отдельных ядра — твердое «внутреннее» ядро и расплавленное «внешнее» ядро. Внутреннее ядро остается твердым из-за огромного давления на железо и никель, находящиеся там. Таким образом, магнитное поле, которое охватывает всю нашу планету, на самом деле создается только внешним ядром.

Исследователи долгое время считали, что похожее динамическое, твердое внутреннее и расплавленное внешнее ядро присутствовало на Марсе, когда он поддерживал магнитное поле миллиарды лет назад. Примерно через 3,9 миллиарда лет породы, которые сформировали некоторые из крупных ударных бассейнов того времени, такие как Эллада и Изида, будут содержать породы, которые намагничивались, пока они охлаждались из-за наличия поля. Поскольку этого не происходит, существует мало доказательств сильного глобального магнитного поля после этой точки. Существующая теория заключалась в том, что по мере охлаждения ядра планеты все ядро становилось твердым, устраняя вращающийся расплавленный металл, который изначально создает магнитное поле.

Фрейзер обсуждает вопрос о том, когда остановилась марсианская динамо-машина.

Однако в магнитном поле Марса была обнаружена странная особенность — огромная разница в силе поля в северном и южном полушариях. Эта дихотомия была впервые замечена во время миссии Mars Global Surveyor еще в 1997 году, но данные с посадочного модуля Insight также подтвердили резкую разницу между двумя полушариями.

Предлагались различные объяснения того, почему существовала эта дихотомия. Они варьировались от последствий крупных ударов астероидов до очень ранней локализованной тектонической активности. Однако научное сообщество не приняло широко предыдущие объяснения.

Встречайте новую теорию от Чи Яня из Техасского университета и их соавторов. Их объяснение двоякое. Во-первых, красная планета могла иметь полностью расплавленное ядро, а во-вторых, огромная разница температур между северным и южным полушариями привела к тому, что тепло выходило только в южном полушарии.

Магнитные поля могут быть искусственными, как обсуждает здесь Фрейзер.

В случае Марса расплавленное ядро было бы основным двигателем процесса, известного как «планетарное динамо», которое создает магнитные поля планетарного масштаба. При наличии твердого внутреннего ядра, как у Земли, эффект динамо мог бы быть нарушен неэффективностью в динамике жидкости системы.

Это также может объяснить, как температурные градиенты допускают столь неравномерное извлечение тепла. Если бы южное полушарие имело гораздо более высокую теплопроводность, тепло с большей вероятностью проходило бы через него, вызывая перемешивание, создающее планетарное динамо, в первую очередь на южной стороне планеты. 

Чтобы доказать свою точку зрения, авторы создали модельную версию раннего Марса с помощью суперкомпьютера в Maryland Advanced Research Computing Center. Они варьировали динамику жидкости Марса, а также проводимость его коры. Они обнаружили, что условия, которые наиболее точно соответствовали результатам Insight и Global Surveyor, возникали, когда ядро Марса было полностью расплавлено, и наблюдалась значительная разница в теплопроводности северного и южного полушарий.

Для поддержания на Марсе искусственной атмосферы потребуется магнитное поле или что-то подобное.

Как и в случае со всеми исследованиями, предстоит сделать еще очень многое. Авторы предлагают провести дальнейший анализ некоторых сейсмических данных с Insight, чтобы выяснить, были ли уже собраны какие-либо дополнительные данные, которые могли бы соответствовать теории расплавленного ядра. Другие потенциальные пути продвижения вперед могут включать улучшенное моделирование для более широкого диапазона внутренних и внешних планетарных условий или более глубокое понимание марсианских метеоритов из разных регионов и времен.

На данный момент эта новая теория, похоже, выдерживает критику — или расплавленное железо, в зависимости от того, кого вы спросите. Но нужно еще много работы, чтобы доказать эту теорию и ее последствия для существования жизни на Марсе.