Расплавленное ядро Марса может объяснить магнитные аномалии Красной планеты

Как и у Земли, у Марса когда-то было сильное магнитное поле, которое защищало его плотную атмосферу от солнечного ветра. Но теперь остался только магнитный след. Однако учёных долгое время озадачивало, почему этот след наиболее заметен в южной части Красной планеты.

Новое исследование, проведённое Институтом геофизики Техасского университета (UTIG), может помочь объяснить односторонний отпечаток. В нём представлены доказательства того, что магнитное поле планеты охватывало только её южную половину.

В результате асимметричное магнитное поле будет соответствовать тому, что мы видим сегодня, — сказал ведущий автор исследования Чи Янь, научный сотрудник UTIG в Школе наук о Земле Университета Техаса в Джексоне. Это также сделает магнитное поле Марса отличным от магнитного поля Земли, которое охватывает весь земной шар.

Ян сказал, что одностороннее магнитное поле могло возникнуть, если внутреннее ядро Марса было жидким.

«Логика здесь такова, что без твёрдого внутреннего ядра гораздо проще создавать полусферические (односторонние) магнитные поля, — сказал Ян. — Это может иметь значение для древнего динамо Марса и, возможно, для того, как долго он мог поддерживать атмосферу».

В исследовании учёные использовали компьютерное моделирование для создания этого сценария.

До сих пор большинство исследований раннего Марса опирались на модели магнитного поля, которые предполагали, что у Красной планеты есть твёрдое внутреннее ядро, подобное земному, окружённое расплавленным железом.

Исследователи решили попробовать смоделировать полностью жидкое ядро после того, как посадочный модуль NASA InSight обнаружил, что ядро Марса состоит из более лёгких элементов, чем ожидалось. Это означает, что температура плавления ядра отличается от температуры плавления Земли и, следовательно, ядро вполне может быть жидким, — сказала соавтор исследования Сабина Стэнли, почётный профессор Bloomberg в Университете Джонса Хопкинса.

Если ядро Марса сейчас расплавлено, то оно почти наверняка было расплавленным 4 миллиарда лет назад, когда магнитное поле Марса, как известно, было активным, сказал Стэнли.

Чтобы проверить эту идею, исследователи создали симуляцию раннего Марса с жидким ядром и запустили её несколько раз на суперкомпьютерах. В каждом запуске исследователи делали северную половину мантии планеты немного горячее южной.

В конце концов, разница температур между более горячей мантией на севере и более холодной мантией на юге привела к тому, что тепло, исходящее из ядра, высвобождалось только в южной части планеты. Направленное таким образом тепло было достаточно мощным, чтобы приводить в действие динамо-машину и генерировать сильное магнитное поле, сосредоточенное в южном полушарии.

Планетарное динамо — это самоподдерживающийся механизм, который генерирует магнитное поле, как правило, за счёт движения в расплавленном металлическом ядре.

«Мы понятия не имели, сможет ли это объяснить магнитное поле, поэтому так приятно видеть, что мы можем создать (единое) полушарное магнитное поле с внутренней структурой, которая соответствует тому, что, по словам InSight, представляет собой внутренняя структура Марса сегодня», — сказал Стэнли.

По словам исследователя планет UTIG Дуга Хемингуэя, это открытие предлагает убедительную альтернативную теорию общепринятому предположению о том, что столкновения с астероидами уничтожают свидетельства планетарного магнитного поля в породах северного полушария.

Источник: Geophysical Research Letters, Техасский университет в Остине

На изображении:

Компьютерное моделирование одностороннего магнитного поля на раннем Марсе на основе данных исследования, проведённого Институтом геофизики Техасского университета. Это исследование может объяснить необычный магнитный след, обнаруженный на Марсе сегодня.