Как и у Земли, у Марса когда-то было сильное магнитное поле, которое защищало его плотную атмосферу от солнечного ветра. Но теперь остался только остаточный магнитный след. Ученых долгое время озадачивало, почему этот след наиболее заметен в южной части Красной планеты.
Новое исследование, проведенное Институтом геофизики Техасского университета, может помочь объяснить одностороннее проявление планетарного магнетизма. В нем представлены доказательства того, что в прошлом магнитное поле планеты охватывало только ее южную половину.
Ученые считают, что односторонний магнетизм мог возникнуть, если ядро Красной планеты было жидким. Это, по мнению авторов, также объясняет, почему магнитное поле Марса практически сошло на нет. Без твердого внутреннего металлического ядра с большей вероятностью создаются полусферические (односторонние) магнитные поля. Это оказало влияние на эволюцию древней планеты, возможно, на то, как долго она могла удерживать на себе атмосферу. В исследовании, опубликованном в журнале Geophysical Research Letters, ученые использовали компьютерное моделирование для проверки этого сценария.
До сих пор большинство исследований раннего Марса опиралось на модели магнитного поля, предполагающие, что у Красной планеты есть твердое внутреннее и жидкое внешнее ядро — по аналогии со структурой земной геосферы. Отметим, что твердое состояние вещества ядра обусловлено огромным давлением и плотностью. Например, в одном кубическом метре земного ядра содержится, по оценкам геологов, 12,5 тонн смеси железа, никеля, кремния и других элементов, спрессованных давлением в 3,75 миллиона атмосфер при температуре 6000K. Высокую температуру поддерживают процессы деления ядер урана и тория, запаса которых хватит еще надолго.
Исследователи решили попробовать смоделировать полностью жидкое ядро после того, как посадочный модуль NASA InSight обнаружил, что центральные области Марса состоят из более легких элементов, чем ожидалось. Это означает, что температура плавления материала марсианского ядра отличается от температуры плавления земного. Ядро Марса вполне может быть жидким или «менее твердым», чем наше.
Если ядро Марса сейчас расплавлено, то оно почти наверняка было таким же 4 миллиарда лет назад, когда магнитное поле было активным. Исследователи создали симуляцию с жидким ядром и запустили ее несколько раз на суперкомпьютерах. В каждом последующем эксперименте они делали северную половину мантии планеты немного горячее южной.
Разница температур между более горячей мантией на севере и более холодной мантией на юге привела к тому, что тепло, исходящее из ядра, высвобождалось только в южной части планеты. Направленное таким образом тепло было достаточно мощным, чтобы приводить в действие планетарную «динамо-машину» и генерировать сильное магнитное поле, сосредоточенное в южном полушарии.
Геодинамо — это самоподдерживающийся механизм, который генерирует магнитное поле, как правило, за счет движения жидких токопроводящих компонентов расплавленного металлического ядра и мантии.
По словам планетолога Дуга Хемингуэя, исследование предлагает достаточно правдоподобную альтернативную теорию общепринятому предположению о том, что планетарное магнитное поле в северном полушарии Марса было уничтожено в результате столкновений с астероидами. Впрочем, Хемингуэй не отрицает, что многие выводы авторов спорны, и убедительного ответа на вопрос, почему у Марса нет магнитного поля, они не дают.
Недавно ученые рассказали о древних ледниках Земли Аравия на северном полюсе Марса.
