http://www.ras.ru/digest/showdnews.aspx?id=c12613cc-9991-4c44-aefa-b47ed60273f2&print=1© 2024 Российская академия наук
Ученые надеются, что Красная планета восстановит свое магнитное поле
Физики из Швейцарского федерального технологического института в Цюрихе на основе ряда экспериментов сделали предположение, что на Марсе вновь может возникнуть сильное магнитное поле. Уже сейчас на Марсе отмечаются локальные магнитные "пузыри", которые бывают иногда в десять раз мощнее магнитного поля Земли. В долгосрочной перспективе возникновение у Марса магнитных полей сделает его еще больше похожим на нашу планету и в отдаленном будущем существенно облегчит его колонизацию.
Столь интересные выводы были сделаны благодаря экспериментальной установке под названием "Стенд высокого давления", имитирующей процессы, происходящие внутри планеты. "Как известно, на Марсе нет мощного магнитного поля, которое бы защищало его от космического излучения, - рассказывает руководитель группы исследователей геофизик Швейцарского федерального технологического института в Цюрихе Эндрю Стюарт. - Мы провели ряд экспериментов и пришли к выводу, что внутренняя эволюция ядра планеты может привести к глобальным изменениям, которые в свою очередь повлияют на магнитные поля Марса".
Уже установлено, что ядро Красной планеты является жидким, занимает почти половину ее диаметра и состоит из сплава железа с сульфидом железа. Возможно, в его составе есть и водород, что несколько уменьшает плотность ядра. Во время лабораторных работ ученым было важно узнать, как будут вести себя расплавленные металлы при высоких давлениях и постепенном охлаждении. На специально построенном стенде достигалось давление 40 ГПа. Кроме того, опытная смесь с железом была нагрета до температуры около 1000°С. После чего ее стали охлаждать и вращать, имитируя поведение Красной планеты. Оказалось, что в зависимости от ряда условий ядро отвердевает по двум основным сценариям. На границе ядра и мантии сначала формируются никелево-железные кристаллы, которые потом под действием силы тяжести начинают двигаться к центру ядра. Или наоборот - при незначительном изменении условий и повышении концентрации серы отвердевать будет уже центр ядра, кристаллизация начнется с сульфидов металлов. Оба этих варианта должны привести к глобальной перестройке внутренних течений расплавленного вещества. Швейцарские ученые не исключают того, что процесс отвердевания ядра уже идет полным ходом.
"К сожалению, сейчас доподлинно неизвестно, почему Марс лишился своего магнитного поля, - рассказывает РБК daily заведующий лабораторией космической спектроскопии Института космических исследований РАН доктор физико-математических наук Игорь Митрофанов. - Раньше поле существовало и было даже сравнимо с земным. Но по каким-то причинам оно исчезло, и возможно, произошло это из-за катаклизма, который пережил Марс в далекие времена. На его поверхности остались следы столкновения с крупным космическим телом. Видимо, крупный астероид врезался в планету, ударная волна затронула ее внутренние области, что и повлекло за собой сбой в процессах токообразования в недрах".
"Существует несколько причин возникновения магнитных полей, - рассказывает РБК daily ученый секретарь Института физики Земли РАН Сергей Тихоцкий. - В жидком ядре могут образовываться несколько источников энергии.
К примеру, на границе внешнего жидкого ядра Земли вследствие трения происходит перераспределение расплавленного вещества. Появляется эффект динамо-машины, который и рождает мощные токи. Свой вклад также вносят радиоактивный распад и само вращение планеты. Исчезновение поля может быть связано либо с отсутствием жидкого ядра, либо с прекращением в нем мощных течений".
По утверждениям швейцарских исследователей, последующее отвердевание ядра Марса и кристаллизация в нем железа как раз и приведет к возникновению эффекта динамо-машины и появлению вследствие этого мощных электромагнитных полей. Процесс этот небыстрый, но возможное рождение магнитного поля сделает Марс еще больше похожим на Землю и защитит в далеком будущем переселенцев от губительного космического излучения. В подтверждение этой теории на Марсе все чаще регистрируются магнитные аномалии.
Оказалось, что, несмотря на отсутствие единого магнитного поля, определенные участки поверхности имеют районы сильной намагниченности. И эти локальные поля иногда в десять раз сильнее земного поля. Такие данные были получены с помощью магнитометра орбитальной станции Mars Global Surveyor, которая составила карту ионосферы Марса. В соответствии с ней марсианские магнитные поля располагаются в виде полос переменной полярности, простирающихся с запада на восток. Ширина этих полос с севера на юг достигает 1000 км. Поля похожи на некие цилиндрические пузыри, лежащие на поверхности. Их вершины действуют как зонтики для защити территорий под ними от солнечного излучения и космических лучей.
Сотрудники Калифорнийского университета в Беркли проанализировали фотоматериалы с орбитального зонда Mars Global Surveyor, собранные им в течение шести лет, и установили, что магнитные "пузыри" на Марсе способны даже создавать свои локальные полярные сияния. Заряженные частицы солнечного ветра закручиваются вокруг линий магнитного поля, соударяются с атомами и молекулами атмосферных газов и генерируют излучение в ультрафиолетовом диапазоне. Правда, эффектных переливов красных, зеленых, синих и прочих огней там нет, потому что отличные от земных марсианские газы светятся слабо. Ученые просмотрели более 6 млн записей бортовых магнитометров станции и обнаружили около 13 тыс. сигналов с пиками излучения. Координаты вспышек полностью совпали с краями магнитных "пузырей".
"Эти локальные магнитные поля остались от глобального магнитного поля, утерянного Марсом, - полагает Сергей Тихоцкий. - Возможно, они рождаются вновь благодаря активности недр. Это еще следует установить. Но их наличие играет значительную роль, потому что при дальнейшем освоении ближайшей к Земле планеты колонизаторы смогут укрыться под ними от губительного солнечного излучения".