Химические изменения в ядре Марса привели к потере его магнитного поля. Это, в свою очередь, привело к потере океанов. Но как?
Поверхность Марса бесплодна и суха, а то небольшое количество воды, которое там есть, заключено в ледяных шапках или, возможно, существует под поверхностью. Но если вы внимательно посмотрите на поверхность, вы увидите что-то похожее на береговые линии или каньоны, где когда-то происходили сильные наводнения.
Содержание
Миллиарды лет назад атмосфера Марса могла быть более плотной, а воздух немного теплее. Наблюдая дельты на Марсе, похожие на дельты рек на Земле, некоторые ученые предположили, что раньше планету частично покрывали океаны. Другие исследователи изучили состав марсианских метеоритов, который позволяет сравнить химический состав Марса с тем, как выглядела планета миллиарды лет назад. Обе линии доказательств свидетельствуют о том, что около четырех миллиардов лет назад северное полушарие Марса было покрыто огромным океаном.
Сегодня от этого океана остались одни воспоминания. Исследование, проведенное Токийским университетом, объясняет одну из причин произошедшего: миллиарды лет назад Марс потерял свое магнитное поле. Без защиты, которую обеспечивало магнитное поле, атмосфера была разрушена, и в итоге океаны испарились, поскольку водяной пар, содержащийся в атмосфере, был унесен в космос.
Магнитные поля и океаны
Солнечная система – суровое место. Наше Солнце, дающее жизнь, может и отнять ее. Солнце производит огромное количество радиации, которая, если бы не защитное действие нашего магнитного поля, выжгла бы нашу планету. Без магнитного поля солнечный ветер разрушил бы нашу атмосферу, а океаны испарились бы и улетучились в космос. Иными словами, Земля стала бы похожа на Марс.
Земля – единственная из скалистых планет Солнечной системы, обладающая сильным магнитным полем. Его наличие, вероятно, является одной из основных причин, по которым Марс и Земля так сильно отличаются друг от друга. Но миллиарды лет назад Марс тоже обладал сильным магнитным полем. Что же произошло?
Как Марс потерял свое магнитное поле и океаны
Для изучения этого вопроса группа специалистов под руководством Шунпея Йокоо из Токийского университета смоделировала ядро Марса в лаборатории. Группа изготовила материал из смеси железа, серы и водорода, которые, как предполагается, присутствуют в ядре Марса.
Сера на Красной планете, вероятно, находится в ядре, так как марсианские метеориты (кусочки коры и мантии) не содержат многих элементов, обычно встречающихся вместе с серой. В ядре может быть много водорода, поскольку Марс находится вблизи “снежной линии” нашей Солнечной системы, где во время формирования планет в изобилии присутствовал водяной лед.
“Мы можем обоснованно предположить, что ядро жидкую смесь железа, серы и водорода, но это должно быть подтверждено дальнейшими наблюдениями марсотрясений”, – сказал Йокоо. “Возможно, в ближайшем будущем мы узнаем больше от продолжающейся миссии НАСА InSight”.
Затем команда поместила эту смесь железа, серы и водорода между двумя алмазами и нагрела ее лазером, имитируя высокие температуры и давление в ядре скалистой планеты. Материал разделился на две различные жидкости – одну с железом и серой, другую с железом и водородом. Поскольку жидкость, содержащая водород, была менее плотной, она поднялась наверх. При разделении жидкостей возникли конвективные течения.
Это похоже на то, что происходило в ранней истории Марса. В железо-серно-водородной жидкости при отделении серы от водорода образовались бы конвективные течения. Эти токи сформировали бы вокруг планеты защитное магнитное поле. Но такие течения недолговечны. Как только две жидкости полностью разделятся, токи прекратятся, а магнитное поле исчезнет. В конце концов, атмосфера будет разрушена, а океаны исчезнут.
Аналогичная физика в ядре Земли
Подобное разделение железо-серной и железо-водородной жидкостей наблюдается и в Земле, но с ключевым отличием: температурой.
“Температура ядра Земли (~6 740 °F или 3726,667 по Цельсию) намного выше, чем температура ядра Марса”, – сказал Йокоо. – “При таких высоких температурах железо-серная и железо-водородная жидкости смешиваются друг с другом. Однако мы наблюдаем расслоение выше в ядре, где температура ниже. Именно по этой причине ядро Земли стратифицировано только в верхней части, а ядро Марса – полностью. Для того чтобы ядро Земли полностью расслоилось, должно пройти очень много времени – около миллиарда лет”.
Иными словами, время у нас есть.
Зато эти результаты имеют значение для поиска пригодных для жизни экзопланет. Обычно для определения возможности существования жизни на внесолнечной планете используется такой критерий, как наличие жидкой воды на ее поверхности в не слишком холодном и не слишком жарком месте. Но, возможно, сильное магнитное поле должно стать еще одним ключевым параметром, определяющим, сможет ли планета удержать воду в будущем. И очень может быть, что магнитные поля такой силы, как наше, относительно редки во Вселенной.
Читайте также: Марсоход Curiosity обнаружил “поразительные” свидетельства наличия пригодных для жизни сезонов на Марсе