Давно известно, что на Марсе когда-то были океаны, отчасти из-за защитного магнитного поля, подобного земному. Однако магнитное поле исчезло, и новые исследования, возможно, наконец смогут объяснить, почему. Исследователи воссоздали условия, ожидаемые в ядре Марса миллиарды лет назад, и обнаружили, что поведение расплавленного металла, которое, как предполагалось, присутствовало, вероятно, привело к кратковременному магнитному полю, которому суждено было исчезнуть..
Будь то из-за научной фантастики или из-за того, что вы можете увидеть его собственными глазами с Земли, Марс на протяжении веков захватывал воображение людей. Это одна из ближайших к нам планет, и ее изучали с помощью всевозможных научных инструментов на борту различных беспилотных космических аппаратов, которые исследовали ее и продолжают это делать. Тем не менее, несмотря на это, есть несколько больших вопросов о Марсе, ответы на которые могут даже пролить свет на наше собственное далекое прошлое и будущее, учитывая, что Земля, Марс и все соседние с нами планеты были рождены из одного и того же космического вещества.
На некоторые важные вопросы о Марсе уже даны ответы. Например, мы знаем, что многие видимые особенности Марса доказывают, что раньше на нем были океаны и защитное магнитное поле. Но один вопрос особенно интересовал профессора Кей Хиросе с факультета наук о Земле и планетах Токийского университета: вокруг Марса должно было существовать магнитное поле, так почему же оно вообще было там, и почему оно было там таким кратко? Чтобы ответить на этот вопрос, команда под руководством к.т.н. студент Шунпей Йокоо в лаборатории Хиросе изучил новый способ проверить что-то столь далекое от нас как во времени, так и в пространстве.
«Магнитное поле Земли управляется невообразимо огромными конвекционными потоками расплавленных металлов в ее ядре. Считается, что магнитные поля на других планетах работают таким же образом», - сказал Хиросе. «Хотя внутренний состав Марса еще не известен, данные метеоритов предполагают, что это расплавленное железо, обогащенное серой. Кроме того, сейсмические данные зонда NASA InSight на поверхности говорят нам, что ядро Марса больше и менее плотное, чем считалось ранее. вещи подразумевают присутствие дополнительных более легких элементов, таких как водород. С помощью этой детали мы готовим сплавы железа, которые, как мы ожидаем, составят ядро, и подвергаем их экспериментам».
Эксперимент включал алмазы, лазеры и неожиданный сюрприз. Йоко сделал образец материала, содержащего железо, серу и водород, Fe-S-H, из которого, как он и его команда ожидают, когда-то было сделано ядро Марса. Они поместили этот образец между двумя алмазами и сжали его, нагревая инфракрасным лазером. Это должно было смоделировать предполагаемую температуру и давление в активной зоне. Наблюдения за образцами с помощью рентгеновских и электронных лучей позволили команде визуализировать то, что происходило во время плавления под давлением, и даже составить карту того, как за это время изменился состав образца.
Мы были очень удивлены, увидев особое поведение, которое могло бы многое объяснить. Первоначально однородное Fe-S-H разделилось на две отдельные жидкости с таким уровнем сложности, которого раньше не наблюдалось при таких давлениях, - сказал Хиросе. «Одна из железистых жидкостей была богата серой, другая - водородом, и это ключ к объяснению рождения и, в конечном счете, гибели магнитного поля вокруг Марса».
Жидкое железо, богатое водородом и бедное серой, будучи менее плотным, должно было подняться над более плотным жидким железом, богатым серой и бедным водородом, вызывая конвекционные потоки. Эти токи, подобные земным, должны были создать магнитное поле, способное поддерживать водород в атмосфере вокруг Марса, что, в свою очередь, позволило бы воде существовать в виде жидкости. Однако это было ненадолго. В отличие от внутренних конвекционных потоков Земли, которые чрезвычайно продолжительны, после того, как две жидкости полностью разделились, не было бы больше токов, управляющих магнитным полем. И когда это произошло, водород из атмосферы был выброшен солнечным ветром в космос, что привело к распаду водяного пара и, в конечном итоге, к испарению марсианских океанов. И все это должно было произойти около 4 миллиардов лет назад.
«Учитывая наши результаты, мы надеемся, что дальнейшее сейсмическое исследование Марса подтвердит, что ядро действительно состоит из отдельных слоев, как мы и предсказываем», - сказал Хиросе. «Если это так, это помогло бы нам завершить историю о том, как сформировались скалистые планеты, включая Землю, и объяснить их состав. И вы могли бы подумать, что Земля может однажды потерять свое магнитное поле, но не Не беспокойтесь, этого не произойдет еще как минимум миллиард лет."