Когда Марс потерял глобальное магнитное поле

Миллиарды лет назад Марс когда-то был совсем другим местом, чем то холодное и высохшее место, которым он является сегодня.

По сути, у него была более плотная и теплая атмосфера и жидкая вода, текущая по его поверхности, а может быть, и жизнь!

Причина этого в том, что, как и у Земли, у Марса было планетарное магнитное поле, которое создавалось действием в его ядре.

Но когда это поле исчезло, все резко изменилось!

В течение многих лет ученые считали, что это поле исчезло более 4 миллиардов лет назад, в результате чего атмосфера Марса медленно уносилась солнечным ветром.

Но, согласно недавнему исследованию, проведенному Университетом Британской Колумбии (UBC), были установлены новые ограничения на то, когда это магнитное поле исчезло, что указывает на то, что магнитное поле Марса возникло раньше (и просуществовало на сотни миллионов лет дольше), чем считалось ранее.

Исследование, описывающее их выводы, которое недавно появилось в журнале Science Advances, возглавляла Анна Миттельхольц — научный сотрудник Департамента наук о Земле, океане и атмосфере Университета Британской Колумбии.

Как и Земля, глобальное магнитное поле Марса считается результатом динамо-эффекта, вызванного действием в его ядре.

Это происходит, когда жидкое внешнее ядро ​​вращается вокруг твердого внешнего ядра в направлении, противоположном вращению планеты. К сожалению, магнитное поле исчезло, из-за чего атмосфера планеты со временем оголилась до такой степени, что она стала чрезвычайно тонкой (как и сегодня).

Ученые связывают это с меньшей массой и плотностью Марса (по сравнению с Землей), что привело к более быстрому охлаждению его внутренней части.

Это привело к тому, что внешнее ядро ​​​​планеты стало твердым, что остановило эффект марсианского динамо. Между тем считается, что его внутреннее ядро ​​находится в жидком состоянии, потому что давление внутри Марса слишком низкое, чтобы вызвать его затвердевание.

В прошлом ученые полагались на изучение намагниченных пород на поверхности Марса и под ним, чтобы реконструировать историю магнитного поля планеты, особенно лавовых пород.

Этот тип породы возникает в мантии планеты, а затем выносится на поверхность в результате вулканической активности и всплытия. Когда лава выходит на поверхность и остывает, ее минералы выравниваются с глобальным магнитным полем.

Изучив намагниченные образцы поверхностных пород, ученые обнаружили, что динамо-машина была активна между 4,3 и 4,2 миллиарда лет назад.

Однако образцы горных пород, которые были взяты из трех крупных бассейнов — Эллады, Аргиры и Исиды, — сформировавшихся 3,9 миллиарда лет назад, привели большинство ученых к выводу, что динамо к этому времени бездействовало.

Но после анализа новых данных, полученных орбитальным аппаратом Mars Atmosphere and Volatile EvolutionN (MAVEN) НАСА, команде представилась другая картина. Как объяснил Миттельхольц в недавнем пресс-релизе UBC:

«Мы обнаружили, что марсианское динамо работало 4,5 миллиарда лет назад (4,5 млрд лет назад) и 3,7 миллиарда лет назад.

Синхронизация динамо играет важную роль в эволюции планеты, и то, что мы находим, сильно отличается от того, что мы думали до сих пор.

Динамо-машина рассказывает нам кое-что о тепловой истории планеты, ее эволюции и о том, как она оказалась там, где она находится сегодня, и она уникальна для каждой из планет земной группы — Земли, Марса, Венеры и Меркурия».

Предыдущие данные о магнетизме Марса были собраны спутником Mars Global Surveyor (MGS), который вращался вокруг Красной планеты в период с 1999 по 2006 год. По большей части эта миссия НАСА проводила свои наблюдения на расстоянии 400 км (250 миль). с поверхности.

Миссия MAVEN, которая начала вращаться вокруг Марса в 2014 году, смогла уловить более слабые сигналы, поскольку работала на расстоянии всего 135 км (84 мили) от поверхности.

Новые данные MAVEN обнаружили явные свидетельства магнитного поля, исходящего от потока лавы Lucus Planum, который сформировался около 3,7 миллиарда лет назад и показал наличие магнитного поля. Это указывает на то, что марсианское магнитное поле существовало намного позже, чем предполагали предыдущие исследования в других областях.

Как объяснил Джонсон, который также является профессором кафедры наук о Земле, океане и атмосфере в UBC и научным руководителем Миттельхольца:

«Возраст более новой динамо определяется корреляцией магнитных сигналов с молодым (3,7 млрд лет) потоком лавы.

В частности, мы видим «дыру» в сигнале магнитного поля над небольшим кратером в потоке, который проникает к основанию потока, поэтому мы знаем, что этот маленький кратер удалил магнитный сигнал: это говорит нам о том, что намагниченные породы находятся в глубине потока. течь, а не просто закопаться намного глубже.

Возраст потока исходит из количества кратеров на потоке».

Кроме того, они отметили наличие низкоинтенсивного магнитного поля над котловиной Бореалис в северном полушарии планеты. Это одна из старейших особенностей Марса, сформировавшаяся 4,5 миллиарда лет назад, в то время, когда самому Марсу было немногим более 100 миллионов лет.

Эти два наблюдения указывают на существование динамо в самом начале истории Марса и на то, что оно просуществовало на полмиллиарда лет дольше, чем думали многие ученые.

Чтобы объяснить отсутствие намагниченных пород в бассейнах Эллады, Аргира и Исидиса, исследователи предлагают два возможных объяснения. С одной стороны, динамо могло остановиться до образования этих бассейнов и возобновиться позже.

С другой стороны, возможно, что сформировавшие их удары сместили кору, содержащую минералы, которые могли нести сильную магнитную сигнатуру.

В любом случае, эти результаты могут пролить свет на геологическую историю Марса и его внутреннюю структуру. Как объяснил Джонсон:

«Если каменистая планета или луна имеют глобальное магнитное поле, как на Земле, сегодня или когда-то в прошлом, это говорит нам о глубоких недрах планеты в то время.

Кроме того, новые результаты для динамо 3,7 млрд лет назад предполагают, что марсианское динамо могло быть активным в то время, когда на Марсе были совсем другие климатические условия, в частности, когда сформировалось множество сетей долин».

В частности, именно способность MAVEN улавливать сигналы от более мелких объектов на поверхности и вблизи нее позволила исследовательской группе различать, исходят ли они с поверхности или от более старых пород, погребенных глубже в земной коре.

В любом случае, эти новые идеи заставляют ученых задуматься о том, что они могли бы найти, если бы посмотрели еще ближе.

В конце концов, Марс изобилует кратерами, и будущие миссии смогут изучить их более внимательно, особенно там, где задействованы марсоходы или воздушные шары.

Например, марсоход Perseverance приземлится на Марсе в 2021 году, он приземлится в кратере Джезеро, который расположен на краю бассейна Исидрис. В дополнение к обнаружению свидетельств прошлой пригодности для жизни (и, возможно, прошлой жизни, скрестим пальцы!) это также могло бы раскрыть информацию о геологическом прошлом Марса.

Автор Мэтт Уильямс.

Источник: Вселенная сегодня.