среда, 30 мая 2012 г.

Земля и Вселенная. Часть 23. Загадка магнитного поля Марса


    Марс не стал «второй Землей» из-за астероида, который пробил дыру в его коре

    «Гигантский астероид мог пробить дыру в коре Марса, которая повредила его магнитное поле и лишила его шансов стать такой же «голубой планетой», как Земля. Об этой версии ученых пишет издание «The Times».
    Магнитное поле Земли, создаваемое расплавленным железом в ее коре, преломляет излучения, которые в противном случае повредили бы ее атмосферу. Ученые долгое время пытались разгадать, почему на Марсе отсутствует такое поле, пока данные орбитального космического корабля не принесли ответ на этот вопрос. Были выявлены интенсивные магнитные аномалии, повредившие скалы на всей поверхности южного полушария Марса. Похоже, это остатки поля, ранее окружавшего всю планету.
    Такие аномалии отсутствуют в северном полушарии, что наводит на мысль, что в отдаленном прошлом произошло нечто, изменившее магнитное поле планеты. Это дополняется еще одной странностью Марса: скалы в северном полушарии значительно тоньше, чем в южном. Этот феномен известен как «дихотомия коры».
    «Свидетельства говорят о том, что мощный удар в начале истории планеты мог нанести ущерб жидкому ядру, изменив движение и повлияв на магнитное поле», – отмечает Сабин Стенли, доцент физики Университета Торонто, чьи исследования были только что опубликованы.
    Предположительно, Марс, вместе с Землей и всей Солнечной системой, появился около 4,6 млрд лет назад в результате соединения камней и других обломков, образовавшихся при возникновении Солнца.
    Зародившиеся планеты стали расти, камни плавились, позволяя наиболее тяжелым элементам, таким как железо, оказаться в центре. Железо, которое сохраняло жидкое состояние благодаря радиоактивным элементам, начало движение, создавая магнитные поля на обеих планетах.
    Ранее предполагалось, что ядро Марса остыло просто потому, что Красная планета в два раза меньше Земли, но эта теория была подорвана недавним открытием, что Меркурий, который еще меньше, обладает жидким ядром и магнитным полем.
    «Мы знаем, что Марс обладал магнитным полем, которое исчезло 4 млрд лет назад, и что это произошло одновременно с началом дихотомии коры, что, возможно, связано с влиянием астероида», – отмечает Стенли.
    Возможно, главный вопрос состоит в том, что бы могло произойти, если бы Марс сохранил свое магнитное поле, и могла бы на нем зародиться жизнь.
    «На Марсе когда-то была более плотная атмосфера, стоячая вода и магнитное поле, так что он не был похож на сухую бесплодную планету, которую мы наблюдаем сегодня», - отмечает Моника Грэди, профессор планетарных и космических наук в Открытом университете». http://www.newsru.com/world/06oct2008/mars.html

The «Mars Global Surveyor» spacecraft measures the direction and strength of the magnetic field as it passes over the Mars crust. In this projection, taken from just one of the earlier orbits, one sees the field direction flipping in direction as the spacecraft passes over the stripes in the southern hemisphere. The Earth's has a global magnetic field that nearly aligned with its rotation axis that allows people to navigate by compass which always point north. In contrast on Mars the direction of the magnetic field changes dramatically from place to place.  http://www.nasa.gov/centers/goddard/news/topstory/2005/mgs_plates.html
     Asteroid blast may have thwarted life on Mars

    «A giant asteroid could have destroyed Mars’s chances of evolving into an Earth-like blue planet by punching a hole in its crust so large that it damaged the red planet’s magnetic field, scientists have found.
    Earth’s magnetic field, generated by molten iron moving in its core, deflects radiation that would otherwise blast its atmosphere into space. 

    Scientists have long been puzzled why Mars lacks a similar field, but measurements from an orbiting spacecraft may have provided an answer. They have found intense magnetic anomalies affecting surface rocks all over Mars’s southern hemisphere. These appear to be remnants of a field that once embraced the whole planet. 

    Such anomalies are absent from the northern hemisphere, suggesting something happened to change the planet’s magnetic field in the distant past. This fits with another Mars oddity, that the rocks are much thinner in the northern hemisphere than in the south, a phenomenon known as the “crustal dichotomy”.

    “The evidence suggests that a giant impact early in the planet’s history could have disrupted the molten core, changing the circulation and affecting the magnetic field,” said Sabine Stanley, assistant professor of physics at the University of Toronto, whose research was just published. 
    Mars is believed to have formed, along with Earth and the rest of the solar system, about 4.6 billion years ago from the clumping together of rocks and other debris left over from the formation of the sun.
    As the embryonic planets grew larger, the rocks at their cores melted and fused, allowing heavier elements, especially iron, to sink to the centre. The iron, kept molten by radioactive elements, began to move, generating magnetic fields around both planets.
It had been thought that Mars’s core cooled down simply because the red planet is only half the size of Earth, but this was undermined by the recent discovery that Mercury, the innermost planet which is even smaller, has a molten core and magnetic field. 
    “We know Mars had a magnetic field which disappeared about 4 billion years ago and that this happened around the same time that the crustal dichotomy appeared, which is a possible link to an asteroid impact,” Stanley said.
    Perhaps the biggest question is what might have happened had Mars retained its magnetic field - and whether it might have evolved life. 
    Monica Grady, professor of planetary and space sciences at the Open University, said: “Mars once had a much thicker atmosphere along with standing water and a magnetic field, so it would have been a very different place to the dry barren planet we see today"». (http://www.spaceguarduk.com/news/38-mars-asteroid

The global map below is built up from many thousands of orbits at constant altitude (mapping orbit), and uses colors to represent the strength and direction of the field caused by crustal magnetization. Credit: NASA http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/ec/Mars_Crustal_Magnetism_MGS.png
    «Земля и Вселенная». Часть 24. «Если сверхновая в нашей Галактике не взорвется…». http://artefact-2007.blogspot.ru/2013/11/24.html

     На эту тему:
    «Локальные магнитные поля Марса». http://artefact-2007.blogspot.com/2011/11/blog-post.html

    Также о Марсе:
    «Кислород в атмосфере древнего Марса». (20 июня 2013 года). http://artefact-2007.blogspot.ru/2013/06/10.html

2 комментария:

  1. Марс приобрёл и потерял магнитное поле из-за астероида

    "Свежий взгляд на загадку исчезнувшего магнитного поля Марса предложил Джафар Аркани-Хамед (Jafar Arkani-Hamed) из университета Торонто (University of Toronto). По его мнению, причина — в большом астероиде, летавшем вокруг Марса некоторое время, но потом врезавшегося в поверхность молодой планеты.

    Магнитное поле, сравнимое по силе с земным, существовало на Марсе 4 миллиарда лет назад. Однако оно присутствовало сравнительно недолго, а потом довольно резко «выключилось».

    Основная версия, объясняющая это исчезновение, — охлаждение ядра, в котором ослабли конвективные потоки и, соответственно, остановилась гигантская «динамо-машина». Неясными тут остаётся немало моментов, так что споры продолжаются.

    Аркани-Хамед, выполнивший новое моделирование совместно со своими коллегами из канадских университетов Летбриджа (University of Lethbridge) и Йорка (York University), полагает, что для решения загадки пропавшего поля нужно сначала объяснить его появление.

    Учёные из Канады говорят, что движущей силой для потоков внутри жидкого ядра, создававших магнитное поле, была вовсе не конвекция, а приливное воздействие огромного астероида, захваченного Марсом в пору его юности.

    Расчёты Джафара показывают, что при «содействии» Солнца и Юпитера большой астероид мог выйти на стабильную орбиту вокруг Марса на расстоянии 100 тысяч километров. Далее он постепенно приближался к поверхности планеты. На расстоянии 50-75 тысяч километров он мог уже вызывать нестабильность в ядре Марса, достаточно сильную, чтобы возникшие потоки начали генерировать магнитное поле. На запуск этой «машины» у астероида ушло бы всего 5-15 тысяч лет.

    Затем астероид продолжал снижение, обеспечивая функционирование «динамо-машины» внутри Марса на протяжении нескольких миллионов лет, если небесное тело обращалось в ту же сторону, что и направление вращения самого Марса, или даже все 400 миллионов лет, если астероид обращался по обратной орбите.

    Далее небесная гора вошла в предел Роша, разрушилась, и, в конце концов, её части упали на Марс, породив всем известные крупные ударные бассейны.

    Тут собственно магнитное поле Марса и исчезло (если точно – ослабло в сотни раз) — его ведь нечему было поддерживать — приливное воздействие столь недолговечной луны исчезло, а обычной конвекции в ядре для генерации сильного поля и раньше не хватало.

    Потеря магнитного поля могла сыграть важную роль в переходе климата Марса от сравнительно тёплого и влажного к сухому и холодному, каким мы его знаем сегодня.

    Правда, некоторые специалисты находят изъяны в версии канадцев. В частности, вопросы всё же вызывают и механизм захвата весьма крупного тела Марсом, а также — достаточно ли окажется приливных сил для должного «раскачивания» ядра.

    Детали исследования можно найти в статье "Tidal excitation of elliptical instability in the Martian core: Possible mechanism for generating the core dynamo" http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2007JE002982/abstract ". (25 июля 2008). http://www.membrana.ru/particle/12821

    ОтветитьУдалить
  2. Жизнь на Марсе погубили астероиды

    "Геофизик Джафар Аркани-Хамед (Jafar Arkani-Hamed) предложил свою версию катастрофы, которая случилась с Марсом и фактически убила его как планету, на которой хотя бы в принципе возможно зарождение жизни наподобие нашей.

    Аркани-Хамед обратил внимание на то, что примерно 4 млрд лет назад магнитное поле, характерное для всех каменных планет, включая даже Луну, на Марсе представлено очень слабо, в виде следов. Известно, что когда-то в самом начале у Красной планеты тоже было нормальное магнитное поле, но 4-4,5 млрд лет тому назад оно вдруг исчезло. Ученый сопоставил это событие со снимками 20 больших кратеров, оставленных крупными астероидами в период 4,2-3,9 млрд лет тому назад. Ученый считает, что именно эти астероиды лишили Марс магнитного поля.

    До сих пор в ходу была другая версия пропажи магнитного поля. Считалось, что это произошло 4,5 млрд лет назад, когда гигантский астероид диаметром 1600-2700 км упал на северное полушарие планеты и создал там плоскую равнину Бореалис, занимающую 40% всей поверхности Марса.

    Магнитное поле планет создается конвекцией расплавленных масс в их ядре, благодаря содержащемуся там железу, которое, то утопая в ядре, то всплывая, генерирует электрический ток, что, в свою очередь, вызывает появление магнитного поля – астрофизики называют это "динамо". Серьезное сотрясение планеты может это динамо остановить. Однако Аркани-Хамед показал, что даже такой суперудар, как Бореалисов, не мог навсегда остановить конвекцию в ядре – по расчетам ученого, спустя 100 млн лет после этого конвекция должна полностью восстановиться, динамо бы заработало, магнитное поле снова бы продолжило защищать планету от убийственной солнечной радиации. Конвекцию можно остановить навсегда только одним способом, считает он, - тепловой изоляцией ядра, то есть нагревом мантии.

    Именно это, по его мнению, и произошло во время массированной астероидной атаки 4 млрд лет назад, когда большие астероиды один за другим стали падать на разные участки планеты. Каждый из них особой опасности собой не представлял, но вносил свой вклад в нагрев мантии. По расчетам Аркани-Хамеда с коллегами, пяти крупнейших астероидов из этой серии вполне хватило бы, чтобы навсегда остановить марсианское динамо.

    Результат такой остановки был очевиден. Солнечные ветры, от которых магнитное поле предохраняет планеты, быстро убили бы всю возникшую к тому времени живность (если бы она была), сорвали бы с Марса атмосферу и высушили моря". (21.01.2011, 18:08, Мск). http://www.cnews.ru/news/top/index.shtml?2011/01/21/424254

    ОтветитьУдалить