Розплавлене ядро пояснило магнітну асиметрію Марса
Нове дослідження вчених з Інституту геофізики Техаського університету пропонує революційне пояснення дивної асиметрії магнітного сліду Марса, припускаючи, що стародавнє магнітне поле планети було активним лише в південній півкулі.
Комп'ютерна симуляція одностороннього магнітного поля на ранньому Марсі на основі даних дослідження, проведеного Інститутом геофізики Техаського університету. Дослідження може пояснити незвичайний магнітний відбиток, знайдений на Марсі сьогодні. Зображення: Ankit Barik/Johns Hopkins University
Марс колись мав потужне магнітне поле. Воно захищало атмосферу від сонячного вітру. Сліди цього поля збереглися нерівномірно по поверхні планети.
Аномальний розподіл магнітного сліду
Протягом десятиліть учених бентежила загадка. Магнітні залишки концентруються переважно в південній півкулі Марса. Це сильно відрізняє його від Землі, яка має рівномірний магнітний відбиток.
Нова комп'ютерна модель демонструє можливість існування одностороннього магнітного поля. Така незвична конфігурація пояснила б сучасний розподіл магнітних залишків у корі планети.
Подібне явище не спостерігається на Землі.
Роль повністю розплавленого ядра
Чі Ян, головний автор дослідження, пропонує несподіване пояснення. Асиметрія може бути наслідком особливостей внутрішньої будови планети. Центральним елементом гіпотези є повністю рідке ядро Марса.
"Логіка полягає в тому, що без твердого внутрішнього ядра набагато легше створювати напівсферичні магнітні поля", – пояснює Ян. Така структура суттєво відрізняється від земної, де тверде внутрішнє ядро відіграє ключову роль у генерації магнітного поля.
Передумови для нової теорії
Ідея моделювання Марса з повністю рідким ядром виникла після аналізу даних місії NASA InSight. Посадковий модуль виявив, що ядро містить більше легких елементів, ніж очікувалось. Це змінює температуру плавлення речовини ядра.
Сабіна Стенлі, співавтор дослідження, зазначає важливий висновок. Якщо ядро Марса рідке сьогодні, то воно точно було розплавленим 4 мільярди років тому. Саме тоді планета мала активне магнітне поле.
Комп'ютерне моделювання асиметрії
Дослідницька група провела десятки симуляцій на суперкомп'ютерах. Вони моделювали стародавній Марс із рідким ядром. У кожній симуляції північна частина мантії була дещо теплішою за південну.
Різниця температур створювала спрямований потік тепла.
Енергія з ядра вивільнялась переважно через південну частину планети. "Ми й гадки не мали, чи зможемо пояснити магнітне поле", – зізнається Стенлі. Результати перевершили очікування.
Механізм генерації одностороннього поля
Планетарне динамо – це механізм генерації магнітного поля. Він функціонує завдяки рухам у розплавленому металевому ядрі. На Марсі цей процес мав унікальні особливості.
Спрямований потік тепла активував динамо лише в південній півкулі. Це створило потужне магнітне поле, зосереджене в одній частині планети. Така конфігурація магнітного поля є унікальною серед планет земної групи.
Нова теорія проти традиційних пояснень
Дуг Хемінгуей, планетолог, який не брав участі в дослідженні, підкреслює важливість відкриття. Нова теорія пропонує переконливу альтернативу традиційним поясненням.
Раніше вважалося, що удари астероїдів знищили магнітні сліди в північній півкулі. Нове дослідження показує, що таких слідів могло не бути з самого початку. Це кардинально змінює наше розуміння еволюції Марса.
Результати дослідження опубліковані в журналі Geophysical Research Letters. Вони мають важливе значення для розуміння загадкової дихотомії між північною та південною півкулями Марса. Відмінності стосуються не лише магнітного поля, але й топографії та рельєфу.
Це відкриття змушує переглянути наші уявлення про формування планет. Воно пропонує новий погляд на геологічну історію Марса та еволюцію його атмосфери.